KR101202582B1 - Multiple phase switching regulator with phase current sharing - Google Patents

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KR101202582B1
KR101202582B1 KR1020100129950A KR20100129950A KR101202582B1 KR 101202582 B1 KR101202582 B1 KR 101202582B1 KR 1020100129950 A KR1020100129950 A KR 1020100129950A KR 20100129950 A KR20100129950 A KR 20100129950A KR 101202582 B1 KR101202582 B1 KR 101202582B1
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피. 로어 스티븐
에이. 필브릭 리스 에스
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인터실 아메리카스 엘엘씨
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Abstract

전류 모드 다상 스위칭 레귤레이터를 위한 위상 전류 분배 네트워크. 다상 스위칭 레귤레이터는 츨력 전압으로 입력 전압을 변환하기 위해 펄스 제어 신호들에 의해 제어되는 스위칭 위상 네트워크들의 위상 전류들을 발생하기 위한 스위칭 네트워크들을 포함한다. 레귤레이터는 전류 제어 값들 및 최소한 하나의 트리거 값에 기반하여 펄스 제어 신호들을 발생한다. 위상 전류 분배 네트워크는 변환 네트워크들과 위상 전류 결합 네트워크를 포함한다. 각 변환 네트워크는 직접적으로 또는 간접적으로 실제 전류를 측정하는 것에 의해 또는 위상 전류값을 발생하는 것에 의해 상응하는 위상 전류에 기반하여 위상 전류값을 제공한다. 위상 전류 결합 네트워크는 위상 전류값들에 기반하여 평균 위상 전류값을 발생하고, 스위칭 네트워크들을 제어하기 위해 사용되는 전류 제어 값들을 제공하기 위해 각 위상 전류값에서 평균 위상 전류값을 감한다.Phase current distribution network for current mode polyphase switching regulators. The polyphase switching regulator includes switching networks for generating phase currents of switching phase networks controlled by pulse control signals to convert the input voltage into an output voltage. The regulator generates pulse control signals based on current control values and at least one trigger value. The phase current distribution network includes conversion networks and phase current combining network. Each conversion network provides a phase current value based on the corresponding phase current, either directly or indirectly by measuring the actual current or by generating the phase current value. The phase current combining network generates an average phase current value based on the phase current values and subtracts the average phase current value from each phase current value to provide current control values used to control the switching networks.

Figure R1020100129950
Figure R1020100129950

Description

위상 전류를 분배하는 다상 스위칭 레귤레이터{MULTIPLE PHASE SWITCHING REGULATOR WITH PHASE CURRENT SHARING}MULTIPLE PHASE SWITCHING REGULATOR WITH PHASE CURRENT SHARING}

본 발명은 2010년 3월 26일에 출원된 미국 가출원 번호 제 61/317,761호의 우선권의 이익을 주장하고, 그 내용은 여러 의도와 목적으로서 전체적으로 참조를 위하여 여기에 포함된다. This invention claims the benefit of priority of US Provisional Application No. 61 / 317,761, filed March 26, 2010, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety for various intents and purposes.

본 발명은 전류 모드 다상 스위칭 레귤레이터용의 위상 전류 분배 네트워크, 및 전류 모드 다상 스위칭 레귤레이터, 및 전류 모드 다상 스위칭 레귤레이터의 위상들 중에 전류를 분배하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a phase current distribution network for a current mode polyphase switching regulator, and a method for distributing current among phases of a current mode polyphase switching regulator, and a current mode polyphase switching regulator.

본 발명은 전류 모드 다상 스위칭 레귤레이터용의 위상 전류 분배 네트워크, 및 전류 모드 다상 스위칭 레귤레이터, 및 전류 모드 다상 스위칭 레귤레이터의 위상들 중에 전류를 분배하는 방법을 제공함을 발명의 목적으로 한다.It is an object of the invention to provide a phase current distribution network for a current mode polyphase switching regulator, and a method of distributing current among the phases of the current mode polyphase switching regulator, and the current mode polyphase switching regulator.

본 발명에 따르면, 복수의 전류 제어 값들과 최소한 하나의 트리거 값에 기반하여 복수의 펄스 제어 신호를 발생하며, 각각, 입력 전압을 출력 전압으로 변환하기 위한 복수의 펄스 제어 신호들 중 상응하는 하나에 의해 제어되는 복수의 스위칭 위상 네트워크들의 각각의 인덕턴스를 통한 복수의 위상 전류들 중 상응하는 하나를 발생하기 위한 복수의 스위칭 네트워크들을 포함하는 전류 모드 다상 스위칭 레귤레이터용의 위상 전류 분배 네트워크가 제공되는 데, 상기 위상 전류 분배 네트워크는, 복수의 위상 전류들 중 상응하는 하나에 기반하여 복수의 위상 전류값들 중 상응하는 하나를 제공하도록 각각 구성된 복수의 변환 네트워크들; 및 복수의 위상 전류값들에 기반하여 평균 위상 전류값을 발생하고, 그리고 복수의 스위칭 네트워크들을 제어하기 위해 사용된 복수의 전류 제어 값들을 제공하기 위한 상기 복수의 위상 전류값들의 각각에서 상기 평균 위상 전류값을 감하는 위상 전류 결합 네트워크를 포함한다.According to the present invention, a plurality of pulse control signals are generated based on a plurality of current control values and at least one trigger value, each of which corresponds to a corresponding one of the plurality of pulse control signals for converting an input voltage to an output voltage. A phase current distribution network is provided for a current mode polyphase switching regulator comprising a plurality of switching networks for generating a corresponding one of a plurality of phase currents through respective inductances of a plurality of switching phase networks controlled by: The phase current distribution network comprises: a plurality of conversion networks each configured to provide a corresponding one of the plurality of phase current values based on the corresponding one of the plurality of phase currents; And generate an average phase current value based on the plurality of phase current values, and the average phase at each of the plurality of phase current values for providing a plurality of current control values used to control the plurality of switching networks. And a phase current coupling network that subtracts the current value.

본 발명의 이익, 특성, 및 장점들은 이하의 설명, 그리고 첨부된 도면에 관련해서 더 잘 이해될 것이고, 여기에서:
도 1은 합성 리플 조정을 사용하는 종래의 복수의 위상(또는 다상) 스위칭 레귤레이터의 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 두 개의 위상 사이에 위상 전류 분배를 갖는 합성 리플 조정을 사용하는 일 실시예를 따르는 다상 스위칭 레귤레이터의 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 과도 이벤트 동안, 개별적으로, 도 1 및 도 2의 다상 스위칭 레귤레이터의 모두에 대한 출력 인덕터의 인덕터 전류를 도시하는 타이밍 다이어그램이다.
도 4는 정상 상태 동작 동안, 개별적으로, 도 1 및 도 2의 다상 스위칭 레귤레이터의 모두에 대한 출력 인덕터의 인덕터 전류를 도시하는 타이밍 다이어그램이다.
도 5는 임의 번호 "N"의 위상들 사이에 위상 전류 분배를 갖는 합성 리플 조정을 사용한 일 실시예를 따르는 다상 스위치 레귤레이터의 간략화된 블록 다이어그램이며;
도 6은 도 5의 다상 스위칭 레귤레이터의 임의 전류 분배 모듈을 실행하기 위해 사용될 수 있는, 예시적인 전류 분배 모델의 개략화된 다이어그램이고; 그리고
도 7은 임의 번호 "N"의 위상들 사이에 위상 전류 분배를 갖는 또 다른 실시예를 따르는 다상 스위칭 레귤레이터의 간략화된 개략적인 블록 다이어그램이다.
Benefits, features, and advantages of the invention will be better understood with reference to the following description and the accompanying drawings, in which:
1 is a schematic diagram of a conventional multiple phase (or multiphase) switching regulator using synthetic ripple adjustment.
FIG. 2 is a schematic diagram of a multiphase switching regulator according to one embodiment using synthetic ripple adjustment with phase current distribution between two phases.
FIG. 3 is a timing diagram showing the inductor current of the output inductor for both of the polyphase switching regulators of FIGS. 1 and 2, individually during a transient event.
4 is a timing diagram showing the inductor current of the output inductor for both of the polyphase switching regulators of FIGS. 1 and 2 individually during steady state operation.
FIG. 5 is a simplified block diagram of a polyphase switch regulator according to one embodiment using synthetic ripple adjustment with phase current distribution between phases of any number “N”; FIG.
6 is a schematic diagram of an exemplary current distribution model, which may be used to implement any current distribution module of the polyphase switching regulator of FIG. 5; And
7 is a simplified schematic block diagram of a polyphase switching regulator according to another embodiment with phase current distribution between phases of arbitrary number " N ".

다음의 설명은 기술 분야의 당업자가 소정 응용과 그 요구사항들의 문맥 내에서 제공되는 바와 같이 본 발명을 만들고 사용하도록 제시된다. 그러나 바람직한 실시예에 대한 다양한 수정은 기술분야의 당업자에게 명백할 것이고, 그리고 여기에서 정의된 일반적인 원칙들은 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 여기에서 도시되고 설명된 소정 실시예들에 한정되도록 의도되지 않으나, 그러나 그것은 여기에서 드러난 원칙과 새로운 특성을 따르는 가장 넓은 범위에 일치한다.The following description is presented to enable one of ordinary skill in the art to make and use the invention as provided within the context of certain applications and their requirements. However, various modifications to the preferred embodiment will be apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments. Therefore, the present invention is not intended to be limited to the specific embodiments shown and described herein, but it is in accord with the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

도 1은 합성 리플 조정을 사용하는 종래의 복수의 위상(또는 다상) 스위칭 레귤레이터(100)의 개략적인 다이어그램이다. 임의 적합한 수의 위상들이 포함될 수 있다고 이해될 수 있는 경우, 스위칭 레귤레이터(100)는 2개의 위상 네트워크를 포함하여 도시된다. 출력 노드(101)는 제 1 레지스터 R1을 통해 에러 증폭기(103)의 반전 출력으로 피드백되는 출력 전압 VOUT를 발생한다. 전압 VDAC는 보상 노드(105)에서 보상 전압 VCOMP를 발생하는 출력을 갖는, 에러 증폭기(103)의 비반전 입력에 제 2 레지스터 R1을 통해 제공된다. VDAC는 VOUT의 목표 전압 수준을 나타내는 전압 수준을 가진다. 제 1 및 제 2 레지스터 R1은 동일한 저항을 가진다. 제 1 레지스터 R2는 에러 증폭기(103)의 반전 입력과 출력 사이에 결합된다. 기준 전압 VREF는 에러 증폭기(103)의 비반전 입력에 결합된 그 다른 단을 갖는 제 2 레지스터 R2의 일단에 제공된다. 제 1 및 제 2 레지스터 R2는 동일한 저항을 가진다. 제 1 전류 소스(107)는 양의 윈도우 전압 VW+를 발생하는 양의 윈도우 노드(109)에서 제 1 윈도우 레지스터 RW의 일단에 윈도우 전류 IW를 제공한다. 제 1 윈도우 레지스터 RW의 다른 단은 음의 윈도우 전압 VW-를 발생하는 음의 윈도우 노드(111)에 결합되는 다른 단을 갖는 제 2 윈도우 레지스터 RW의 한 단에 더 결합되는 노드(105)에 결합된다. 전류 싱크(113)는 노드(111)에서 윈도우 전류 IW를 싱크(sink)한다. 제 1 및 제 2 윈도우 레지스터 RW 각각은 윈도우 전압 VW+와 VW-가 균형 윈도우 전압 구성에서 동일한 양에 의해 보상 노드(105)로부터 오프셋되도록 동일한 저항을 가진다.1 is a schematic diagram of a conventional plurality of phase (or polyphase) switching regulators 100 using synthetic ripple adjustment. Where it can be appreciated that any suitable number of phases can be included, the switching regulator 100 is shown including two phase networks. The output node 101 generates an output voltage VOUT that is fed back to the inverting output of the error amplifier 103 through the first resistor R1. The voltage VDAC is provided via a second resistor R1 to the non-inverting input of the error amplifier 103, which has an output that generates a compensation voltage VCOMP at the compensation node 105. VDAC has a voltage level that represents the target voltage level of VOUT. The first and second resistors R1 have the same resistance. The first resistor R2 is coupled between the inverting input and the output of the error amplifier 103. The reference voltage VREF is provided at one end of the second resistor R2 having its other end coupled to the non-inverting input of the error amplifier 103. The first and second resistors R2 have the same resistance. The first current source 107 provides the window current IW at one end of the first window register RW at the positive window node 109 generating a positive window voltage VW +. The other end of the first window register RW is coupled to node 105 further coupled to one end of the second window register RW having the other end coupled to the negative window node 111 generating a negative window voltage VW-. do. The current sink 113 sinks the window current IW at the node 111. Each of the first and second window registers RW has the same resistance such that the window voltages VW + and VW− are offset from the compensation node 105 by the same amount in the balanced window voltage configuration.

보상 노드(105)는 비교기(115, 117) 한 쌍 각각의 비반전 입력에 결합된다. 비교기(115)의 비반전 입력은 리플 전압 VR2를 수신하고, 그리고 비교기(117)의 비반전 입력은 또 다른 리플 전압 VR1을 수신한다. 비교기(115)의 출력은 에지 검출 모듈(119)의 입력에 결합되고, 그리고 비교기(117)의 출력은 또 다른 에지 검출 모듈(121)의 입력에 결합된다. 에지 검출 모듈(119)의 출력은 셋리셋 플립플롭(SRFF)(123)의 집합(S) 입력에 제공되고, 그리고 에지 검출 모듈(121)의 출력은 또 다른 SRFF(125)의 집합(S) 입력에 제공된다. SRFF(123)는 제 1 펄스 폭 변조(PWM) 신호 PWM1을 제공하는 Q 출력을 가지고, 그리고 SRFF(125)는 제 2 PWM 신호 PWM2를 제공하는 Q 출력을 가진다. PWM1은 제 1 스위치 드라이버 모듈(127)의 입력에 제공되고, 그리고 PWM2는 제 2 스위치 드라이버 모듈(129)의 입력에 제공된다. 제 1 스위치 드라이버 모듈(127)은 전자 스위치 Q1과 Q2를 포함하는 제 1 스위치 네트워크를 제어하고, 그리고 제 2 스위치 드라이버 모듈(129)은 전자 스위치 Q3과 Q4를 포함하는 제 2 스위치 네트워크를 제어한다. 일 실시예에서, 다른 N형 또는 P형 장치들 또는 그와 유사한 것과 같은, 스위칭 장치들의 대안적 유형들이 심사숙고될 수 있음에도, 전자 스위치들 Q1-Q4는 각각 N채널 전계효과 트랜지스터(FET) 장치들이다(예. 금속 산화막 반도체 FET 또는 MOSFET). 드라이버 모듈(127, 129)은 스위치 유형에 따라 구성된다. 일 실시예에서, Q1과 Q3의 드레인은 입력 전압 VIN에 결합되고, Q2와 Q4의 소스는 그라운드(GND)와 같은 기준 노드에 결합되며, Q1의 소스와 Q2의 드레인은 제 1 위상 네트워크의 제 1 위상 노드(131)에 결합되고, Q3의 소스와 Q4의 드레인은 제 2 위상 네트워크의 제 2 위상 노드(133)에 결합된다. Q1과 Q2의 게이트는 제 1 스위치 드라이버 모듈(127)에 결합되고, Q3와 Q4의 게이트는 제 2 스위치 드라이버 모듈(129)에 결합된다. 제 1 인덕터 L1은 제 1 위상 노드(131)와 출력 노드(101) 사이에 결합되고, 제 2 인덕터 L2는 제 2 위상 노드(133)와 출력 노드(101) 사이에 결합된다. 필터 커패시터C는 출력 노드(101)와 GND 사이에 결합된다.The compensation node 105 is coupled to the non-inverting input of each of the pair of comparators 115 and 117. The non-inverting input of comparator 115 receives ripple voltage VR2, and the non-inverting input of comparator 117 receives another ripple voltage VR1. The output of the comparator 115 is coupled to the input of the edge detection module 119, and the output of the comparator 117 is coupled to the input of another edge detection module 121. The output of the edge detection module 119 is provided to the input of the set S of the reset reset flip-flop (SRFF) 123, and the output of the edge detection module 121 is the set of another SRFF 125. Is provided for input. SRFF 123 has a Q output providing a first pulse width modulation (PWM) signal PWM1, and SRFF 125 has a Q output providing a second PWM signal PWM2. PWM1 is provided at the input of the first switch driver module 127, and PWM2 is provided at the input of the second switch driver module 129. The first switch driver module 127 controls the first switch network including the electronic switches Q1 and Q2, and the second switch driver module 129 controls the second switch network including the electronic switches Q3 and Q4. . In one embodiment, electronic switches Q1-Q4 are each N-channel field effect transistor (FET) devices, although alternative types of switching devices, such as other N-type or P-type devices or the like, may be contemplated. (Eg metal oxide semiconductor FETs or MOSFETs). Driver modules 127 and 129 are configured according to the switch type. In one embodiment, the drains of Q1 and Q3 are coupled to the input voltage VIN, the sources of Q2 and Q4 are coupled to a reference node, such as ground (GND), and the source of Q1 and the drain of Q2 are first of the first phase network. Is coupled to the first phase node 131, and the source of Q3 and the drain of Q4 are coupled to the second phase node 133 of the second phase network. Gates of Q1 and Q2 are coupled to the first switch driver module 127, and gates of Q3 and Q4 are coupled to the second switch driver module 129. The first inductor L1 is coupled between the first phase node 131 and the output node 101, and the second inductor L2 is coupled between the second phase node 133 and the output node 101. Filter capacitor C is coupled between output node 101 and GND.

VREF는 제 1 리플 레지스터 RR의 일단과 제 2 리플 레지스터 RR의 일단에 제공된다. 제 1 및 제 2 리플 레지스터 RR은 동일한 저항을 가진다. 제 1 리플 레지스터 RR의 다른 단은 제 1 리플 전압 VR1을 발생하는 제 1 리플 노드(135)에 결합되고, 그리고 제 2 리플 레지스터 RR의 다른 단은 제 2 리플 전압 VR2를 발생하는 제 2 리플 노드(137)에 결합된다. 제 1 리플 커패시터 CR은 제1 리플 노드(135)와 GND 사이에 결합되고, 제 2 리플 커패시터 CR은 제 2 리플 노드(137)와 GND 사이에 결합된다. 제 1 및 제 2 리플 커패시터 CR은 대략적으로 동일한 커패시턴스를 가진다. 제 1 전류 소스(139)는 제 1 리플 노드(135)에 결합된 제 2 스위치 터미널을 갖는 제 1 스위치 SW1의 제 1 스위치 터미널에 전류 gm1ㆍVIN을 제공한다(여기에서 심볼 점 "ㆍ"은 곱셈을 나타낸다). 용어 "gm1"은 입력 전압 VIN에 비례하는 전류를 발생하기 위해 입력 전압 VIN과 곱하여진 트랜스컨덕턴스 이득이다. 제 2 전류 소스(141)는 제 2 리플 노드(137)에 결합된 제 2 스위치 터미널을 갖는, 제 2 스위치 SW2의 제 1 스위치 터미널에 동일한 전류 gm1ㆍVIN을 제공한다. PWM1은 스위치 SW1을 제어하고, PWM2는 SW2를 제어한다. 각 경우에, 상응하는 PWM 신호가 높을 때 각 스위치는 폐쇄되고, 그리고 PWM 신호가 낮을 때 그것은 개방된다. 제 1 전류 싱크(143)는 GND에 제 1 리플 노드(135)로부터 전류 gm1ㆍVIN을 싱크하고, 그리고 제 2 전류 싱크(145)는 GND에 제 2 리플 노드(137)로부터 동일한 전류 gm1ㆍVIN을 싱크한다. 트랜스컨덕턴스 이득 gm1은 출력 전압 VOUT에 비례하는 전류를 발생하기 위해 출력 전압 VOUT와 곱해진다. 제 1 리플 노드(135)는 양의 윈도우 전압 VW+를 수신하는 반전 입력을 갖는, 제 1 비교기(147)의 비반전 입력에 결합된다. 제 1 비교기(147)의 출력은 SRFF(123)의 리셋(R)에 제 1 리셋 신호 R1을 제공한다. 제 2 리플 노드(137)는 양의 윈도우 전압 VW+를 수신하는 반전 입력을 갖는, 제 2 비교기(149)의 비반전 입력에 결합된다. 제 2 비교기(149)의 출력은 SRFF(125)의 리셋(R)에 제 2 리셋 신호 R2를 제공한다. VREF is provided to one end of the first ripple register RR and one end of the second ripple register RR. The first and second ripple resistors RR have the same resistance. The other end of the first ripple resistor RR is coupled to a first ripple node 135 that generates a first ripple voltage VR1, and the other end of the second ripple resistor RR is a second ripple node that generates a second ripple voltage VR2. 137 is combined. The first ripple capacitor CR is coupled between the first ripple node 135 and GND, and the second ripple capacitor CR is coupled between the second ripple node 137 and GND. The first and second ripple capacitors CR have approximately the same capacitance. The first current source 139 provides current gm1VIN to the first switch terminal of the first switch SW1 having the second switch terminal coupled to the first ripple node 135 (where the symbol point " Multiplication). The term "gm1" is a transconductance gain multiplied by the input voltage VIN to produce a current proportional to the input voltage VIN. The second current source 141 provides the same current gm1 · VIN to the first switch terminal of the second switch SW2, having a second switch terminal coupled to the second ripple node 137. PWM1 controls switch SW1 and PWM2 controls SW2. In each case, each switch is closed when the corresponding PWM signal is high and it is opened when the PWM signal is low. The first current sink 143 sinks the current gm1 · VIN from the first ripple node 135 to GND, and the second current sink 145 sinks the same current gm1 · VIN from the second ripple node 137 to GND. Sink it. Transconductance gain gm1 is multiplied by output voltage VOUT to produce a current proportional to output voltage VOUT. The first ripple node 135 is coupled to the non-inverting input of the first comparator 147 with an inverting input that receives a positive window voltage VW +. The output of the first comparator 147 provides the first reset signal R1 to the reset R of the SRFF 123. The second ripple node 137 is coupled to the non-inverting input of the second comparator 149 with an inverting input that receives a positive window voltage VW +. The output of the second comparator 149 provides a second reset signal R2 to the reset R of the SRFF 125.

스위칭 레귤레이터(100)의 작동에서, PWM1 신호와 PWM2 신호 각각은 개별적으로, 제 1 및 제 2 위상의 스위칭 작동을 제어하기 위해 높게 그리고 낮게 토글한다. SRFF(123)가 PWM1이 높다고 단정할 때, VIN이 제 1 위상 노드(131)에 효과적으로 결합되기 위해서 스위치 드라이버 회로(127)는 스위치 Q1을 켜고 스위치 Q2를 끈다. PWM1이 낮아질 때, 스위치 드라이버 모듈(127)은 VIN이 효과적으로 GND에 결합되기 위해서 스위치 Q1을 끄고 스위치 Q2를 켠다. PWM1이 복수의 스위칭 사이클에 대해 높게 그리고 낮게 토글함에 따라, 스위치 드라이버 모듈(127)과 스위치 Q1과 Q2는 제 1 위상 네트워크에 대한 제 1 출력 인덕터 L1을 통해 출력 전압 VOUT로 입력 전압 VIN을 변환하기 위해 VIN과 GND 사이의 위상 노드(131)에 결합되어 토글한다. SRFF(125), 스위치 드라이버 모듈(129), 스위치 Q3 및 Q4 그리고 출력 인덕터 L2는 제 2 위상 네트워크에 대해 유사한 방법으로 작동한다. 2 개의 위상 네트워크는 부하를 구동하기 위한 출력 노드(101)에 전류 부하를 균등하게 분배하려는 시도에서의 활성화(activation)에서 교호한다(미도시). VOUT이 VIN보다 큰 경우에 부스트 레귤레이터 또한 심사숙고되어지지만, 입력 전압 VIN이 출력 전압보다 큰 경우에, 스위칭 레귤레이터(100)는 벅 레귤레이터로서 작동한다.In the operation of the switching regulator 100, each of the PWM1 and PWM2 signals toggles high and low individually to control the switching operation of the first and second phases. When SRFF 123 assumes that PWM1 is high, switch driver circuit 127 turns on switch Q1 and turns off switch Q2 so that VIN is effectively coupled to first phase node 131. When PWM1 goes low, the switch driver module 127 turns off switch Q1 and turns on switch Q2 so that VIN is effectively coupled to GND. As PWM1 toggles high and low for multiple switching cycles, switch driver module 127 and switches Q1 and Q2 convert input voltage VIN to output voltage VOUT through first output inductor L1 for the first phase network. To toggle between phase node 131 between VIN and GND. SRFF 125, switch driver module 129, switches Q3 and Q4 and output inductor L2 operate in a similar manner for the second phase network. The two phase networks alternate in activation in an attempt to distribute the current load evenly to the output node 101 for driving the load (not shown). The boost regulator is also contemplated when VOUT is greater than VIN, but when the input voltage VIN is greater than the output voltage, the switching regulator 100 acts as a buck regulator.

전류 싱크(143, 145) 각각은 개별적으로, 제 1 및 제 2 리플 커패시터 CR로부터 전하를 드로잉하며, 개별적으로, 리플 노드(135, 137)로부터 정전류 gm1ㆍVOUT를 드로잉한다. VR1이 VREF보다 클 때, 부가 전류는 제 1 리플 레지스터 RR을 통해 노드(135)로부터 흐르고, VR1이 VREF 이하로 강하할 때, 부가 충전 전류는 제 1 리플 레지스터 RR을 통해 VREF로부터 흐른다. PWM1이 높을 때, 제 1 위상 네트워크는 출력 노드(101)로 전류를 구동한다. 또한, PWM1이 높을 때, 제 1 리플 커패시터 CR을 충전하기 위해 전류 소스(139)로부터의 전류 gm1ㆍVIN이 노드(135)로 흐르기 위해서, 스위치 SW1은 폐쇄된다. 스위치 SW1이 폐쇄되는 동안, VR1은 그것이 VW+의 수준에 이를 때까지 상대적으로 빠르게 상승한다. VR1이 VW+ 위로 상승할 때, 비교기(147)는 PWM1을 낮게 끌어 당기는, SRFF를 리셋하기 위해 R1을 높게 끌어당긴다. PWM1이 낮아질 때, 리플 전압 VR1이 상대적으로 일정한 비율로 램프 다운을 시작하도록 스위치 SW1은 개방된다. 전압 VR1이 VCOMP 수준으로 강하할 때, 비교기(117)는 SRFF(125)의 집합 입력에 높은 펄스 또는 양의 펄스를 단정하도록 트리거하는, 에지 검출 회로(121)에 그 출력이 높다고 단정한다. 그 설정된 입력 상의 펄스에 대한 응답에서, SRFF(125)는 높게 PWM2를 끌어당긴다. PWM2가 높을 때, 제 2 위상 네트워크는 출력 노드(101)로 전류를 구동한다. 또한, PWM2가 높을 때, 전류 소스(141)로부터의 전류 gm1ㆍVIN이 제 2 리플 커패시터 CR을 충전하기 위해 노드(137)로 흐르기 위해 스위치 SW2는 폐쇄된다. 제 2 위상은 제 1 위상과 동일한 방법으로 작동하고, 그래서 SW2가 폐쇄되는 동안 VR2는 상승한다. SW2가 VW+ 수준을 초과할 때, 비교기(149)는 PWM2를 다시 낮게 끌어당기는 SRFF(125)를 리셋하기 위해 R2를 높게 끌어당긴다. 리플 전압 VR2는 그것이 VCOMP 아래로 강하할 때까지 상대적으로 일정한 비율로 램프 다운하고, 그때 비교기(115)는 PWM1을 다시 높게 재단정하기 위해 에지 검출 모듈(119)이 SRFF(123)의 집합 입력을 펄스하도록 야기하면서 그 출력을 높게 단정한다. 제 1 및 제 2 위상 네트워크가 출력 노드(101)로 전류를 구동하기 위해 택일적으로 활성화하기 위해 작동은 이러한 방법을 반복한다.Each of the current sinks 143 and 145 individually draws charges from the first and second ripple capacitors CR, and individually draws a constant current gm1 · VOUT from the ripple nodes 135 and 137. When VR1 is greater than VREF, additional current flows from node 135 through first ripple resistor RR, and when VR1 falls below VREF, additional charging current flows from VREF through first ripple resistor RR. When PWM1 is high, the first phase network drives current to output node 101. Further, when PWM1 is high, the switch SW1 is closed in order for the current gm1VIN from the current source 139 to flow to the node 135 to charge the first ripple capacitor CR. While switch SW1 is closed, VR1 rises relatively quickly until it reaches the level of VW +. When VR1 rises above VW +, comparator 147 pulls R1 high to reset SRFF, which pulls PWM1 low. When PWM1 goes low, the switch SW1 is opened so that the ripple voltage VR1 starts ramping down at a relatively constant rate. When the voltage VR1 drops to the level of VCOMP, the comparator 117 asserts that its output is high to the edge detection circuit 121, which triggers to assert a high or positive pulse at the set input of the SRFF 125. In response to a pulse on its set input, SRFF 125 draws PWM2 high. When PWM2 is high, the second phase network drives current to the output node 101. Also, when PWM2 is high, the switch SW2 is closed so that the current gm1VIN from the current source 141 flows to the node 137 to charge the second ripple capacitor CR. The second phase operates in the same way as the first phase, so VR2 rises while SW2 is closed. When SW2 exceeds the VW + level, comparator 149 pulls R2 high to reset SRFF 125, which pulls PWM2 low again. Ripple voltage VR2 ramps down at a relatively constant rate until it falls below VCOMP, then comparator 115 pulses the aggregate input of SRFF 123 to edge detector module 119 to trim PWM1 back higher. Make the output high, causing it to do so. The operation repeats this method for the first and second phase networks to alternatively activate to drive current to the output node 101.

스위칭 레귤레이터(100)는 출력을 구동하면서 단지 두 개의 위상 네트워크와 함께 택일적으로 도시된다. 앞서 설명된 바와 같이, 부가 위상 네트워크가 포함될 수 있다. 부가 위상 네트워크에 대해, 각 위상 네트워크는 라운드 로빈 패션에서 제 1 위상 네트워크의 활성화를 일으키는, 다음의 최종 위상 회로까지 활성화를 일으킨다. 따라서, 최종 위상 네트워크가 위상 네트워크들 사이의 균형 구성을 위한 라운드 로빈 패션에서 제 1 위성 네트워크의 활성화를 일으키는 경우에, 제 1 위상 네트워크는 다음 또는 최종 위상 네트워크 등의 활성화를 일으키는, 제 2 위상 네트워크의 활성화를 일으킨다. Switching regulator 100 is alternatively shown with only two phase networks while driving the output. As described above, additional phase networks may be included. For an additional phase network, each phase network causes activation up to the next final phase circuit, causing activation of the first phase network in a round robin fashion. Thus, if the final phase network causes activation of the first satellite network in a round robin fashion for a balanced configuration between the topology networks, the first phase network causes activation of the next or final phase network, or the like. Causes activation.

스위칭 레귤레이터(100)는 루프 보상기반 구성과 비교할 때 현저하게 커진 속도를 초래하면서 루프 보상이 감소되거나 또는 소거되는 경우에 균형 구성을 가진다. 그러나 증가된 속도는 위상 네트워크 사이의 자연 위상 전류 분배의 상응하는 감소 또는 축소를 초래한다. 이것은 증가된 과도 스피드와 감소된 변조기 출력 임피던스를 획득하기 위한 리플 레지스터 RR의 저항에서의 감소에 의해 야기된다. 특히, RR의 저항은 합성 전류 파형을 인덕터 전류로부터 분기(diverge)하도록 야기하는, 변조기의 출력 임프던스를 감소시키고 과도 응답을 증가시키기 위해 감소된다. 아래에서 더 설명되는 바와 같이, " 합성 전류 파형"은 상응하는 출력 인덕터를 통해서 리플 전류를 반복하도록 시도하고, 그리고 상응하는 PWM 신호의 스위칭을 제어하도록 사용되는 상응하는 리플 커패시터에 대해 발생된 리플 전압이다. 특히 과도 이벤트 동안, 합성적으로 발생된 전류의 이 분기는 위상 네트워크 사이의 출력 전류에서의 현저한 차이를 야기한다. 따라서, 리플 저항 RR의 감소는 교류(AC) 정보가 인덕터 전류에 대해 그 비례의 일부를 상실도록 야기한다. 그 불일치는 현저한 부하 변경과 같은, 과도 조건 동안 특히 명백하다. 따라서, 스위칭 레귤레이터(100)는 정상 합성 리플 레귤레이터와 비교할 때 본래의 고주파수 전류 균형을 상실한다. 전류 분배의 불균형은 하나 또는 그 이상의 위상 네트워크가 복수의 위상들 사이의 전류 분배의 목적과 혜택을 효과적으로 좌절시키는, 나머지 위상 네트워크보다 부하 전류에 더 현저하게 기여한다는 것을 의미한다.The switching regulator 100 has a balanced configuration if the loop compensation is reduced or eliminated, resulting in a significantly higher speed compared to the loop compensation based configuration. However, the increased speed results in a corresponding reduction or reduction of the natural phase current distribution between the phase networks. This is caused by a reduction in the resistance of the ripple resistor RR to achieve increased transient speed and reduced modulator output impedance. In particular, the resistance of RR is reduced to reduce the output impedance of the modulator and increase the transient response, which causes the composite current waveform to diverge from the inductor current. As described further below, the "synthetic current waveform" attempts to repeat the ripple current through the corresponding output inductor, and the ripple voltage generated for the corresponding ripple capacitor used to control the switching of the corresponding PWM signal. to be. Especially during transient events, this branching of the synthetically generated current causes a significant difference in the output current between the phase networks. Thus, the reduction in ripple resistance RR causes the alternating current (AC) information to lose part of its proportion to the inductor current. The mismatch is particularly evident during transient conditions, such as significant load changes. Thus, switching regulator 100 loses its inherent high frequency current balance as compared to a normal synthetic ripple regulator. Imbalance in current distribution means that one or more phase networks contribute more significantly to the load current than the rest of the phase networks, which effectively defeats the purpose and benefits of current distribution between the plurality of phases.

다양한 방법은 복수의 위상 회로들 사이의 고주파수 전류 균형을 되찾도록 시도되어 왔다. 일 접근은 매우 높은 대역폭 전류 균형 루프를 제공하는 것이다. 이 접근에 관한 문제는 매우 높은 대역폭 전류 균형 루프가 안정화되는 것이 매우 어렵다는 것이다. 또 다른 접근은 전류 균형화를 위한 시도에서 위상 파이어링(firing)을 위한 오픈 루프 알고리즘을 사용하는 것이다. 알고리즘이 획득하기 어렵고 충분하게 유연해질 수 없기 때문에 이 접근이 갖는 일 문제는 잠재적 수렴 문제이다. 그러한 알고리즘은 개개의 사례에 따라 위상 전류 및/또는 다른 시스템 파라미터들에 기반한 튜닝을 요구할 수 있다. Various methods have been attempted to regain high frequency current balance between a plurality of phase circuits. One approach is to provide a very high bandwidth current balanced loop. The problem with this approach is that it is very difficult for very high bandwidth current balanced loops to stabilize. Another approach is to use an open loop algorithm for phase firing in an attempt to balance current. One problem with this approach is potential convergence because the algorithm is difficult to obtain and not flexible enough. Such algorithms may require tuning based on phase current and / or other system parameters, depending on the individual case.

합성 리플 조정은 다른 수단에 의한 직접 측정 또는 간접 측정에 의해서 보다는 출력 인덕터(예, L1 또는 L2)를 통해 리플 전류를 나타내는 리플 전압을 합성적으로 발생시키는 것에 관한 방법이다. 따라서, 출력 인덕터에 대해 전압에 비례하는 전류를 갖는 "리플" 커패시터(예, CR)를 구동하는 것은 소망된 파형 형상을 제공한다. 예를 들어, 출력 인덕터 L1의 일단에 인가된 위상 노드(131)의 전압은 Q1이 켜져 있고 Q2가 꺼져 있을 때(PWM1이 높을 때) 일반적으로 입력 전압 VIN이고, 그리고 그것은 Q2가 켜져 있고 Q1이 꺼져 있을 때 제로(GND)이다. 전류 소스(139)는 PWM1이 스위치 SW1을 폐쇄하며 높을 때 커패시터 CR에 인가된, VIN 비례 전류 gm1ㆍVIN을 발생시킨다. PWM1이 스위치 SW1을 개방하며 낮을 때, 이 전류는 커패시터 CR로부터 제거되고, 따라서 그것은 0 볼트(V)로 시뮬레이팅된다. L1의 다른 단에서의 출력 노드(101)의 전압은 VOUT이다. 전류 싱크(143)는 커패시터 CR에 계속적으로 인가되는 VOUT 비례 전류 gm1ㆍVOUT를 발생시킨다. 이러한 방법으로, 리플 커패시터 CR은 출력 인덕터 L1에 대해 인가된 전압에 비례하는 집합적 전류와 함께 구동되고, 그래서 리플 전압 VR1은 소망된 리플 파형 형상을 발생한다. 따라서, 리플 전압 VR1은 출력 인덕터 L1을 통해 파형 리플 전류를 효과적으로 반복하고, 그리고 VR1은 제 1 위상을 제어하는 PWM1 신호의 토글링을 제어하기 위해 사용된다. 리플 전압 VR2는 제 2 위상에 대한 PWM2 신호의 토글링을 제어하기 위해 유사한 방법으로 발생된다. 만일 제공된다면, 부가 위상 네트워크는 합성 리플 조정에 대해 유사한 방법으로 제어된다.Synthetic ripple adjustment is a method of synthetically generating a ripple voltage indicative of ripple current through an output inductor (eg, L1 or L2) rather than by direct or indirect measurement by other means. Thus, driving a "ripple" capacitor (eg CR) with a current proportional to the voltage for the output inductor provides the desired waveform shape. For example, the voltage at phase node 131 applied to one end of output inductor L1 is generally input voltage VIN when Q1 is on and Q2 is off (when PWM1 is high), and it is Q2 on and Q1 is It is zero (GND) when off. The current source 139 generates a VIN proportional current gm1 · VIN applied to the capacitor CR when PWM1 closes the switch SW1 and is high. When PWM1 is low, opening switch SW1, this current is removed from capacitor CR, so it is simulated at zero volts (V). The voltage at the output node 101 at the other end of L1 is VOUT. The current sink 143 generates VOUT proportional current gm1 · VOUT continuously applied to the capacitor CR. In this way, the ripple capacitor CR is driven with a collective current proportional to the voltage applied to the output inductor L1, so the ripple voltage VR1 generates the desired ripple waveform shape. Thus, the ripple voltage VR1 effectively repeats the waveform ripple current through the output inductor L1, and VR1 is used to control the toggling of the PWM1 signal controlling the first phase. Ripple voltage VR2 is generated in a similar manner to control the toggling of the PWM2 signal for the second phase. If provided, the additional phase network is controlled in a similar manner for composite ripple adjustment.

도 2는 두 위상들 사이의 위상 전류 분배를 하는 합성 리플 조정을 사용하는 일 실시예를 따르는 다상 스위칭 레귤레이터(200)의 개략적인 다이어그램이다. 유사한 장치 또는 구성요소가 동일한 참조 번호라고 가정하는 경우에, 스위칭 레귤레이터(200)는 다상 스위칭 레귤레이터와 일부 유사한 특성을 가진다. 여기에서 더 설명되는 바와 같이 스위칭 레귤레이터(200)가 위상 네트워크들 사이의 개선된 전류 분배를 포함하는 경우를 제외하고, 스위칭 레귤레이터(200)의 작동은 스위칭 레귤레이터(100)의 것과 유사하다. 임의 적합한 수의 위상 네트워크(즉, 두 개 이상)가 포함될 수 있다는 것이 이해되는 경우에 스위칭 레귤레이터(200) 또한 두 개의 위상 네트워크와 함께 도시된다. 제 1 위상 네트워크의 제 1 리플 레지스터 RR은 VRFF를 수신하는 비반전 입력, 제 1 위상 리플 전압 VR1을 수신하는 반전 입력 및 제 1 리플 노드(135)에 결합된 출력을 갖는 트랜스컨덕턴스 증폭기(201)로 대체된다. 이 기술 분야의 당업자들에 의해 이해되는 바와 같이, 트랜스컨덕턴스 증폭기는 출력 전류로 입력 전압을 변환한다. 트랜스컨덕턴스 증폭기(201)는 그것이 출력 전류 I1을 제공하기 위해 gm2에 의해 입력 전압 VREF와 VR1 사이의 차이를 증폭하는 경우에, gm2의 트랜스컨덕턴스 이득을 가진다. 출력 전류 I1은 제 1 리플 노드(135)에 인가된다. 이러한 방법으로, 전류 I1은 식 I1 = gm2(VREF - VR1)에 따라서 발생되고, 그리고 전류 I1은 제 1 리플 노드(135)에 인가된다. 트랜스컨덕턴스 증폭기(201)의 출력 임피던스는 반드시 일정하다. 일 실시예에서, 이득 gm2는 대체된 리플 레지스터 RR의 값과 일치하도록 튜닝된다. 이러한 방법으로, 트랜스컨덕턴스 증폭기(201)는 제 1 위상 네트워크에 대한 전압들 VREF와 VR1 사이의 제 1 리플 레지스터의 기능을 효과적으로 시뮬레이팅한다.2 is a schematic diagram of a polyphase switching regulator 200 according to one embodiment using synthetic ripple adjustment with phase current distribution between two phases. Assuming similar devices or components have the same reference numerals, switching regulator 200 has some similar characteristics to polyphase switching regulators. As described further herein, the operation of switching regulator 200 is similar to that of switching regulator 100, except that switching regulator 200 includes improved current distribution between phase networks. Switching regulator 200 is also shown with two phase networks when it is understood that any suitable number of phase networks (ie, two or more) may be included. The first ripple register RR of the first phase network has a non-inverting input receiving VRFF, an inverting input receiving the first phase ripple voltage VR1 and an output coupled to the first ripple node 135. Is replaced by. As will be appreciated by those skilled in the art, transconductance amplifiers convert the input voltage into an output current. Transconductance amplifier 201 has a transconductance gain of gm2 when it amplifies the difference between input voltage VREF and VR1 by gm2 to provide an output current I1. The output current I1 is applied to the first ripple node 135. In this way, current I1 is generated according to equation I1 = gm2 (VREF-VR1), and current I1 is applied to the first ripple node 135. The output impedance of the transconductance amplifier 201 is necessarily constant. In one embodiment, the gain gm2 is tuned to match the value of the replaced ripple register RR. In this way, transconductance amplifier 201 effectively simulates the function of the first ripple resistor between voltages VREF and VR1 for the first phase network.

동일한 트랜스컨덕턴스 이득 gm2를 갖는 또 다른 트랜스컨덕턴스 증폭기(203)는 제 2 리플 노드(137)에 결합된 그것의 출력을 갖는 경우를 제외하고, 트랜스컨덕턴스 증폭기(201)와 동일한 방법으로 제공되고 구성된다. 특히, 트랜스컨덕턴스 증폭기(203)는 VREF를 수신하는 비반전 입력, 제 1 위상 리플 전압 VR1을 수신하는 반전 입력 및 제 2 리플 노드(137)에 결합된 출력을 가진다. 이러한 방법으로, 트랜스컨덕턴스 증폭기(203)의 출력은 제 1 및 제 2 위상 네트워크 사이의 전류 분배 목적을 위해 제 2 리플 노드(137)에 인가되는 동일한 전류 I1을 발생한다. 유사한 방법으로, 또 다른 트랜스컨덕턴스 증폭기(205)는 VREF를 수신하는 비반전 입력, 제 2 위상 리플 전압 VR2를 수신하는 반전 입력, 및 제 2 리플 노드(137)에 결합된 출력을 갖도록 제공된다. 그것이 제 2 리플 노드(137)에 인가된 출력 전류 I2를 제공하기 위해 gm2에 의해 입력 전압들 VREF와 VR2 사이의 차이를 증폭하는 경우에, 그 트랜스컨덕턴스 증폭기(205)는 또한 동일한 트랜스컨덕턴스 이득 gm2를 가진다. 이러한 방법으로, 전류 I2는 식 I2=gm2(VREF-VR2)에 따라서 발생되고, 그리고 전류 I2는 제 2 리플 노드(137)에 인가된다. 이전과 같이, 일 실시예에서, 이득 gm2는 대체된 리플 레지스터 PR의 값을 일치시키기 위해 튜닝되고, 그래서 트랜스컨덕턴스 증폭기(205)는 제 2 위상 네트워크에 대해 전압 VREF와 VR2 사이에 결합된 제 2 리플 레지스터 RR의 기능을 효과적으로 시뮬레이팅한다. 또한, 여전히 동일한 트랜스컨덕턴스 이득 gm2를 갖는 또 다른 트랜스컨덕턴스 증폭기(207)가 제 1 리플 노드(135)에 결합된 그것의 출력을 갖는 경우를 제외하고, 트랜스컨덕턴스 증폭기(205)와 동일한 방법으로 제공되고 구성된다. 특히, 트랜스컨덕턴스 증폭기(207)는 VREF를 수신하는 비반전 입력, 제 2 위상 리플 전압 VR2를 수신하는 반전 입력, 및 제 1 리플 노드(135)에 결합된 출력을 가진다. 이러한 방법으로, 트랜스컨덕턴스 증폭기(207)의 출력은 제 1 및 제 2 위상 네트워크 사이의 전류 분배 목적을 위한 제 1 리플 노드(135)에 인가된 동일한 전류 I2를 발생한다.Another transconductance amplifier 203 having the same transconductance gain gm2 is provided and configured in the same way as the transconductance amplifier 201 except for its output coupled to the second ripple node 137. . In particular, the transconductance amplifier 203 has a non-inverting input receiving VREF, an inverting input receiving the first phase ripple voltage VR1 and an output coupled to the second ripple node 137. In this way, the output of the transconductance amplifier 203 generates the same current I1 applied to the second ripple node 137 for the purpose of current distribution between the first and second phase networks. In a similar manner, another transconductance amplifier 205 is provided having a non-inverting input receiving VREF, an inverting input receiving second phase ripple voltage VR2, and an output coupled to second ripple node 137. If it amplifies the difference between input voltages VREF and VR2 by gm2 to provide an output current I2 applied to the second ripple node 137, the transconductance amplifier 205 also has the same transconductance gain gm2. Has In this way, current I2 is generated according to equation I2 = gm2 (VREF-VR2), and current I2 is applied to the second ripple node 137. As before, in one embodiment, the gain gm2 is tuned to match the value of the replaced ripple resistor PR, so that the transconductance amplifier 205 is coupled between the voltage VREF and VR2 for the second phase network. Effectively simulates the function of the ripple register RR. Furthermore, another transconductance amplifier 207 still having the same transconductance gain gm2 is provided in the same manner as the transconductance amplifier 205 except that it has its output coupled to the first ripple node 135. And are constructed. In particular, transconductance amplifier 207 has a non-inverting input receiving VREF, an inverting input receiving second phase ripple voltage VR2, and an output coupled to first ripple node 135. In this way, the output of the transconductance amplifier 207 generates the same current I2 applied to the first ripple node 135 for the purpose of current distribution between the first and second phase networks.

도 3은 과도 이벤트 동안, 다상 스위치 레귤레이터(100, 200)의 둘 모두에 대해, 개별적으로, 인덕터 L1 및 L2의 인덕터 전류 IL1 및 IL2를 도시하는 타이밍 다이어그램이다. (301)에 도시된 상단부 한 쌍의 곡선은 시간 t1에서의 과도 이벤트 이전 및 이후에 다상 스위칭 레귤레이터(100)에 대해 인덕터 전류 IL1 및 IL2를 도시한다. (303)에서 도시된 바와 같이 시간 t1 이전에 인덕터 전류 IL1 및 IL2는 매우 가깝게 서로를 트랙킹한다. 그러나 시간 t1에서 과도 이벤트 이후에, 인덕터 전류 IL1 및 IL2는 (305)에서 도시된 바와 같이 서로에게서 현저하게 분기한다. 이러한 방법으로, 스위칭 레귤레이터(100)의 제 1 위상 네트워크는 과도 이벤트에 대한 응답에 있어서 현저하게 더 많은 전류를 제공한다. 반대로, (307)에서 도시된 하단부 한 쌍의 곡선들은 시간 t1에서의 과도 이벤트 이전 및 이후에 다상 스위칭 레귤레이터(200)에 대한 인덕터 전류 IL1 및 IL2를 도시한다. (309)에서 도시된 바와 같이 시간 t1 이전에 인덕터 전류 IL1 및 IL2는 서로를 매우 가깝게 트랙킹한다. 시간 t1에서의 과도 이벤트 이후에, 인덕터 전류 IL1 및 IL2는 (309)에서 도시된 바와 같이 여전히 매우 가깝게 서로를 트랙킹한다. 이러한 방법으로, 스위칭 레귤레이터(200)의 위상 네트워크들 둘 모두는 정상 상태 작동 동안 및 과도 이벤트에 대한 응답에서 전류 부하를 분배한다. FIG. 3 is a timing diagram showing inductor currents IL1 and IL2 of inductors L1 and L2, respectively, for both of the polyphase switch regulators 100, 200 during a transient event. The upper pair of curves shown at 301 show the inductor currents IL1 and IL2 for the polyphase switching regulator 100 before and after the transient event at time t1. As shown at 303, the inductor currents IL1 and IL2 track each other very closely before time t1. However, after the transient event at time t1, the inductor currents IL1 and IL2 diverge significantly from each other, as shown at 305. In this way, the first phase network of the switching regulator 100 provides significantly more current in response to transient events. Conversely, the lower pair of curves shown at 307 show the inductor currents IL1 and IL2 for the polyphase switching regulator 200 before and after the transient event at time t1. As shown at 309, inductor currents IL1 and IL2 track very closely to each other before time t1. After the transient event at time t1, the inductor currents IL1 and IL2 still track each other very closely as shown at 309. In this way, both phase networks of the switching regulator 200 distribute the current load during steady state operation and in response to transient events.

도 4는 정상 상태 동안, 개별적으로, 다상 스위칭 레귤레이터(100) 및 다상 스위칭 레귤레이터(200)에 대해, 개별적으로, 인덕터 L1 및 L2의 인덕터 전류 IL1 및 IL2를 도시하는 타이밍 다이어그램이다. (401)에서 도시된 상단부 한 쌍의 곡선들은 다상 스위칭 레귤레이터(100)에 대해 인덕터 전류 IL1 및 IL2를 도시하고, 그리고 (403)에서 도시된 하단부 한 쌍의 곡선들은 다상 스위칭 레귤레이터(200)에 대한 인덕터 전류 IL1 및 IL2를 도시한다. 전류 분배는 정상 상태 조건 동안 레귤레이터(100) 및 레귤레이터(200) 둘 모두에 대해 분배된다. 전류 분배가 스위칭 레귤레이터(100) 및 스위칭 레귤레이터(200) 둘 모두에 대해 균형되고 대칭되게 나타남에도, 전류 분배는 도 3에서 도시된 바와 같이 특히 과도 이벤트 이후의 시간에 대한 스위칭 레귤레이터(200)에 대한 시간에 대해 현저하게 더 균형되고 대칭된다.FIG. 4 is a timing diagram showing inductor currents IL1 and IL2 of inductors L1 and L2, separately, for the polyphase switching regulator 100 and the polyphase switching regulator 200, respectively, during steady state. The upper pair of curves shown at 401 show inductor currents IL1 and IL2 for the polyphase switching regulator 100, and the lower pair of curves shown at 403 for the polyphase switching regulator 200. Inductor currents IL1 and IL2 are shown. The current distribution is distributed for both regulator 100 and regulator 200 during steady state conditions. Although current distribution appears to be balanced and symmetrical for both switching regulator 100 and switching regulator 200, current distribution is particularly true for switching regulator 200 for the time after the transient event, as shown in FIG. It is significantly more balanced and symmetric over time.

도 5는 위상들 중 임의 번호 "N" 사이에 위상 전류 분배를 갖는 합성 리플 조정을 사용하는 일 실시예를 따르는 다상 스위칭 레귤레이터(500)의 간략화된 블록 다이어그램이다. N은 1보다 큰 임의 양의 정수이다. 다상 스위칭 레귤레이터(500)는 VOUT, VREF 및 VDAC 전압을 수신하고, 그리고 다상 스위칭 레귤레이터(200)의 에러 증폭기(103)에 대해 설명된 바와 같이 유사한 방법으로 VCOMP 전압을 제공하는 공통 에러 증폭기 모듈(501)을 포함한다. 사실상, 에러 증폭기(103)에 대해 도시되는 바와 같이 유사한 회로는 사용될 수 있다. 그러나 N>2에 대해서, 다른 트리거 전압 VTRIG는 VCOMP 및 위상 제어 네트워크(510)에 의한 N에 기반하여 결정된다. 윈도우 전압 범위는 VCOMP가 VW+ 및 VW- 사이의 중심에 놓여질 경우에 이력 윈도우 전압인, ΔVW = VW+― VW- 로 표현된다. 일반적인 경우에 있어서, ΔVW = 2(VW+ - VCOMP)인 경우, VTRIG는 VTRIG = VCOMP + ΔVW(N - 2)/N 로 결정된다. N=2일 때 VTRIG = VCOMP 로 언급된다. VTRIG는 제 1 위상 네트워크(502), 제 2 위상 네트워크(504), 그리고 계속해서 제 N 또는 최종 위상 네트워크(506)까지로 도시된, N 위상 네트워크들에 분배된다. 위상 네트워크(502-506)는 출력 전압 VOUT를 발생하고, 그리고 다상 스위칭 레귤레이터(200)와 유사한 방법으로 노드(511) 및 그라운드 사이의 출력 커패시터 C를 갖는 공통 출력 노드(511)에 결합된다. 5 is a simplified block diagram of a polyphase switching regulator 500 according to one embodiment using synthetic ripple adjustment with phase current distribution between any number "N" of phases. N is any positive integer greater than one. The polyphase switching regulator 500 receives the VOUT, VREF and VDAC voltages and provides a common error amplifier module 501 that provides the VCOMP voltage in a similar manner as described for the error amplifier 103 of the polyphase switching regulator 200. ). In fact, similar circuitry can be used as shown for the error amplifier 103. However, for N> 2, another trigger voltage VTRIG is determined based on N by VCOMP and phase control network 510. The window voltage range is represented by ΔVW = VW + −VW−, which is the historical window voltage when VCOMP is centered between VW + and VW−. In the general case, when ΔVW = 2 (VW +-VCOMP), VTRIG is determined as VTRIG = VCOMP + ΔVW (N-2) / N. When N = 2, VTRIG = VCOMP. The VTRIG is distributed to the N phase networks, shown as the first phase network 502, the second phase network 504, and subsequently up to the N or final phase network 506. Phase networks 502-506 generate an output voltage VOUT and are coupled to common output node 511 with output capacitor C between node 511 and ground in a manner similar to polyphase switching regulator 200.

제 1 위상 네트워크(502)는 전류 분배 1 모듈(503), 윈도우 비교기 1 모듈(505), 위상 비교기 1(507), 그리고 드라이버 1 모듈(509)을 포함한다. 전류 분배 1 모듈(503)은 VREF 및 리플 전압들 VR1, VR2,..., VRN(VR1-VRN)을 수신하고, 그리고 제 1 리플 전압 VR1을 발생하는 노드에 결합된 출력을 가진다. 전류 분배 1 모듈(503)은 N 증폭기들을 포함하는 경우를 제외하고, 다상 스위칭 레귤레이터(200)의 트랜스컨덕턴스 증폭기(201, 207)와 유사한 방법으로 실행될 수 있다. 윈도우 비교기 1 모듈(505)은 VR1을 발생하는 노드에 결합되고, 그리고 제 1 펄스폭 변조(PWM) 신호 PWM1 및 윈도우 전압 VW+를 수신하며, 그리고 위상 비교기 1 모듈(507)에 대해 제 1 리셋 신호 R1을 제공한다. 윈도우 비교기 1 모듈(505)은 전류 소스(139), 전류 싱크(143), 스위치 SW1, 및 리플 커패시터 CR 및 비교기(147)를 포함하는 다상 스위칭 레귤레이터(200)에 대해 도시된 바와 같이 유사한 방법으로 실행될 수 있다. 위상 비교기 1 모듈(507)은 최종 또는 제 N 위상(506), VTRIG 및 R1의 리플 전압 VRN을 수신하고, 그리고 윈도우 비교기 1 모듈(505) 및 드라이버 1 모듈(509)에 제공된 제 1 위상 네트워크(502)에 대한 PWM1 신호를 발생한다. 위상 비교기 1 모듈(507)은 비교기(115), 에지 검출 회로(119), 및 SRFF(123)를 포함하는 다상 스위칭 레귤레이터(200)에 대해 도시된 바와 유사한 방법으로 실행될 수 있다. 드라이버 1 모듈(509)은 PWM1을 수신하고, 그리고 다상 작동을 따르는 출력 노드(511) 상에 VOUT를 구동한다. 드라이버 1 모듈(509)은 스위치 드라이버 회로(127), 스위치들 Q1, Q2 및 인덕터 L1을 포함하는 다상 스위칭 레귤레이터(200)에 대해 도시된 바와 유사한 방법으로 실행될 수 있다. The first phase network 502 includes a current distribution 1 module 503, a window comparator 1 module 505, a phase comparator 1 507, and a driver 1 module 509. The current distribution 1 module 503 receives VREF and ripple voltages VR1, VR2, ..., VRN (VR1-VRN), and has an output coupled to the node generating the first ripple voltage VR1. The current distribution 1 module 503 can be implemented in a similar manner to the transconductance amplifiers 201 and 207 of the polyphase switching regulator 200, except in the case of including N amplifiers. The window comparator 1 module 505 is coupled to the node generating VR1 and receives a first pulse width modulation (PWM) signal PWM1 and a window voltage VW +, and a first reset signal for the phase comparator 1 module 507. Provide R1. The window comparator 1 module 505 is similar to that shown for a multiphase switching regulator 200 including a current source 139, a current sink 143, a switch SW1, and a ripple capacitor CR and a comparator 147. Can be executed. The phase comparator 1 module 507 receives the final or Nth phase 506, the ripple voltage VRN of VTRIG and R1, and provides a first phase network (provided to the window comparator 1 module 505 and the driver 1 module 509). Generates a PWM1 signal for 502). The phase comparator 1 module 507 can be implemented in a similar manner as shown for the multiphase switching regulator 200 including the comparator 115, the edge detection circuit 119, and the SRFF 123. Driver 1 module 509 receives PWM1 and drives VOUT on output node 511 following multiphase operation. Driver 1 module 509 may be implemented in a similar manner as shown for polyphase switching regulator 200 including switch driver circuit 127, switches Q1, Q2 and inductor L1.

제 2 위상 네트워크(504)는 전류 분배 2 모듈(513), 윈도우 비교기 2 모듈(515), 위상 비교기 2 모듈(517), 및 드라이버 2 모듈(519)을 포함한다. 전류 분배 2 모듈(513)은 제 2 위상에 대한 제 2 리플 전압 VR2를 발생하는 노드에 결합된 경우를 제외하고, 전류 분배 1 모듈(503)과 유사하다. 윈도우 비교기 2 모듈(515)은 PWM2를 수신하고, 그리고 R2를 제공하는 VR2에 결합된 경우를 제외하고, 윈도우 비교기 1 모듈(505)과 유사하다. 위상 비교기 2 모듈(517)은 R2 및 제 1 위상 네트워크(502)로부터의 리플 전압 VR1을 수신하고, 그리고 PWM2를 제공하는 경우를 제외하고 위상 비교기 1 모듈(507)과 유사하다. 드라이버 2 모듈(519)은 VOUT 전압을 구동하기 위해 PWM2에 응답하는 경우를 제외하고 드라이버 1 모듈(509)과 유사하다. 각 위상 네트워크는 전류 분배 N 모듈(523), 윈도우 비교기 N 모듈(525), 위상 비교기 N 모듈(527), 및 드라이버 N 모듈(529)을 포함하는 최종 네트워크(506)까지 유사하게 구성된다. 앞서 설명된 바와 같이, 각 위상 네트워크는 라운드 로빈 패션에서 제 1 위성 네트워크의 활성화를 일으키는, 다음 최종 위성 네트워크까지 활성화를 일으킨다. 따라서, 제 1 위상 네트워크(502)로부터의 VR1은 제 2 위상 네트워크(504), 그리고 계속해서 최종 위상 네트워크(506)를 활성화시키기 위해서 제공되는 제 2에서 최종 위상 네트워크까지의 VRN-1까지를 활성화시키기 위해 제공된다. 또한, 최종 위상 네트워크(506)로부터의 VRN은 라운드 로빈 패션에서 제 1 위상 네트워크(502)를 활성화시키기 위해 제공된다. The second phase network 504 includes a current distribution 2 module 513, a window comparator 2 module 515, a phase comparator 2 module 517, and a driver 2 module 519. The current divider 2 module 513 is similar to the current divider 1 module 503, except when coupled to a node that generates a second ripple voltage VR2 for the second phase. The window comparator 2 module 515 is similar to the window comparator 1 module 505 except for receiving PWM2 and coupled to VR2 providing R2. Phase comparator 2 module 517 is similar to phase comparator 1 module 507 except for receiving the ripple voltage VR1 from R2 and the first phase network 502, and providing PWM2. Driver 2 module 519 is similar to driver 1 module 509 except that it responds to PWM2 to drive the VOUT voltage. Each phase network is similarly configured up to the final network 506 including the current distribution N module 523, the window comparator N module 525, the phase comparator N module 527, and the driver N module 529. As described above, each phase network causes activation to the next final satellite network, causing activation of the first satellite network in a round robin fashion. Thus, VR1 from the first phase network 502 activates the second phase network 504, and subsequently VRN-1 from the second to the final phase network provided to activate the final phase network 506. It is provided to make. In addition, the VRN from the final phase network 506 is provided to activate the first phase network 502 in a round robin fashion.

도 6은 다상 스위칭 레귤레이터(500)의 임의 전류 분배 모듈(503, 513,...,523)을 실행하기 위해 사용될 수 있는, 예시적인 전류 분배 모듈(600)의 개략적인 다이어그램이다. VREF는 N 트랜스컨덕턴스 증폭기(601, 603,..., 605)(601-605)의 시리즈의 각각의 비반전 입력에 제공된다. 트랜스컨덕턴스 증폭기(601-605)의 출력은 "X"가 1부터 N까지의 임의 위상 번호를 나타내는 경우에, 일반적으로 VRX로 도시된, 상응하는 리플 전압 VR1-VRN 중 하나를 발생하는 공통 리플 노드(602)에서 함께 결합된다. 제 1 트랜스컨덕턴스 증폭기(601)는 제 1 위상 리플 전압 VR1을 수신하는 반전 입력을 가지고, 제 2 트랜스컨덕턴스 증폭기(603)는 제 2 위상 리플 전압 VR2를 수신하는 반전 입력을 가지고, 그리고 계속해서 최종 위상 리플 전압 VRN을 수신하는 반전 입력을 가지는, 최종 트랜스컨덕턴스 증폭기(605)까지 그러하다. 제 1 트랜스컨덕턴스 증폭기(601)의 출력은 이득 gm2, 또는 I1=gm2*(VREF - VR1)과 곱해진 VREF 및 VR1 사이의 전압 차이를 기반으로 노드(602) 상의 VRX의 전압을 수정하기 위한 전류 I1을 발생하고, 제 2 트랜스컨덕턴스 증폭기(603)의 출력은 이득 gm2, 또는 I2=gm2*(VREF - VR2)와 곱해진 VREF와 VR2 사이의 전압 차이를 기반으로 VRX의 전압을 수정하기 위한 전류 I2를 발생하고, 그리고 계속해서 이득 gm2, 또는 IN=gm2*(VREF-VRN)과 곱해진 VREF 및 VRN 사이의 전압 차이를 기반으로 VRX의 전압을 수정하기 위해 전류 IN을 발생하는, 최종 트랜스컨덕턴스 증폭기(603)의 출력까지 그러하다. 이러한 동일한 회로는 각 위상에 대한 전류 분배 모듈로서 반복된다.6 is a schematic diagram of an exemplary current distribution module 600, which may be used to implement any current distribution modules 503, 513,..., 523 of the polyphase switching regulator 500. VREF is provided to each non-inverting input of the series of N transconductance amplifiers 601, 603, ..., 605 (601-605). The output of the transconductance amplifiers 601-605 is a common ripple node that generates one of the corresponding ripple voltages VR1-VRN, typically shown as VRX, when "X" represents any phase number from 1 to N. Are joined together at 602. The first transconductance amplifier 601 has an inverting input that receives the first phase ripple voltage VR1, the second transconductance amplifier 603 has an inverting input that receives the second phase ripple voltage VR2, and subsequently the final As far as the final transconductance amplifier 605, which has an inverting input that receives the phase ripple voltage VRN. The output of the first transconductance amplifier 601 is a current for modifying the voltage of VRX on node 602 based on the voltage difference between VREF and VR1 multiplied by gain gm2, or I1 = gm2 * (VREF-VR1). Generates I1 and the output of the second transconductance amplifier 603 is a current for modifying the voltage of VRX based on the voltage difference between VREF and VR2 multiplied by gain gm2, or I2 = gm2 * (VREF-VR2). The final transconductance, generating I2, and subsequently generating a current IN to modify the voltage of VRX based on the voltage difference between VREF and VRN multiplied by gain gm2, or IN = gm2 * (VREF-VRN). So is the output of amplifier 603. This same circuit is repeated as the current distribution module for each phase.

트랜스컨덕턴스 증폭기(601, 603,..., 605)(601-605)의 각각의 이득 gm2는 소정 실행을 따르는 임의 적합한 값으로 조정될 수 있다. 일 실시예에서, 이득 gm2는 모든 위상의 위상 전류를 평균하도록 구성되고, 여기에서 평균 전류값은 효과적으로 각 위상 네트워크의 리플 전압에서 빼어진다. 도 2에서 도시되는 바와 같이, 예를 들어, VR1과 같은 각 리플 전압은 상응하는 펄스 제어 신호(예, PWM1)가 활성일 때(스위치 SW1을 폐쇄), 리플 커패시터 CR, 출력 전압 VOUT 및 입력 전압 VIN의 값에 기반하여 우선 발생된다. 리플 전압 VR1은 출력 인덕터를 통해 평균 위상 전류를 집합적으로 나타내는, I1-IN 전류에 기반하여 조정된다. 각 위상 네트워크의 리플 전압 VRX는 위상 전류에 기반하여 동일한 방법으로 조정되거나 또는 수정되고, 리플 전압 VR1-VRN은 수정되거나 또는 조정된 리플 전압들이다. 각 리플 전압은 상응하는 위상 네트워크의 하나의 스위칭을 제어하기 위해 사용된 전류 제어 값이다.The gain gm2 of each of the transconductance amplifiers 601, 603,..., 605 (601-605) may be adjusted to any suitable value following a given implementation. In one embodiment, the gain gm2 is configured to average the phase currents of all phases, where the average current value is effectively subtracted from the ripple voltage of each phase network. As shown in Fig. 2, for example, each ripple voltage, such as VR1, has a ripple capacitor CR, output voltage VOUT and input voltage when the corresponding pulse control signal (e.g. PWM1) is active (switch SW1 closed). It is first generated based on the value of VIN. Ripple voltage VR1 is adjusted based on the I1-IN current, collectively representing the average phase current through the output inductor. The ripple voltage VRX of each phase network is adjusted or modified in the same way based on the phase current, and the ripple voltages VR1-VRN are modified or adjusted ripple voltages. Each ripple voltage is a current control value used to control one switching of the corresponding phase network.

대안적인 실시예에서, 다른 위상에서 제공된 중복(duplicate) 트랜스컨덕턴스 증폭기 회로는 전류 거울 회로 또는 그와 유사한 것으로 대체될 수 있다. 일 실시예에서, 각 위상의 회로 분배 모듈은 VREF를 위상 VRX의 리플 전압과 비교하고, 그리고 상응하는 리플 노드에 전류 조정 출력 IX를 제공하는 단일 트랜스컨덕턴스 증폭기를 포함한다. 또한, 하나 또는 그 이상의 전류 거울들 또는 그와 유사한 것은 다상 스위칭 레귤레이터의 다른 위상마다 리플 노드로의 거울 IX에 대한 각 위상의 전류 분배 모듈 내에 제공된다. 예를 들어, 도 2에 대한 참조와 함께, 트랜스컨덕턴스 증폭기(203)는 전류 I1을 수신하기 위한 트랜스컨덕턴스 증폭기(201)의 출력에 결합된 입력과 제 2 리플 노드(137)에 대한 전류 I1을 미러링하기 위한 제 2 리플 노드(137)에 결합된 출력을 갖는 전류 거울 회로(미도시)로 대체될 수 있다. 마찬가지로, 트랜스컨덕턴스 증폭기(207)는 전류 I2를 수신하기 위한 트랜스컨덕턴스 증폭기(205)의 출력에 결합된 입력 및 제 1 리플 노드(135)에 대한 전류 I2를 미러링하기 위한 제 1 리플 노드(135)에 결합된 출력을 갖는 전류 거울 회로(미도시)로 대체될 수 있다. 이러한 방법으로, 각 위상 회로는 다른 리플 노드마다 전류를 미러링하기 위한 다상 구성에서 각 부가 위상 회로에 대해 하나의 트랜스컨덕턴스 증폭기 및 전류 거울을 포함한다. In alternative embodiments, duplicate transconductance amplifier circuits provided in other phases may be replaced with current mirror circuits or the like. In one embodiment, the circuit distribution module for each phase includes a single transconductance amplifier that compares VREF with the ripple voltage of phase VRX and provides a current regulation output IX to the corresponding ripple node. In addition, one or more current mirrors or the like are provided in the current distribution module of each phase for the mirror IX to the ripple node for each different phase of the polyphase switching regulator. For example, with reference to FIG. 2, the transconductance amplifier 203 outputs an input coupled to the output of the transconductance amplifier 201 for receiving current I1 and a current I1 for the second ripple node 137. It can be replaced with a current mirror circuit (not shown) having an output coupled to the second ripple node 137 for mirroring. Similarly, transconductance amplifier 207 is first ripple node 135 for mirroring current I2 to input and first ripple node 135 coupled to the output of transconductance amplifier 205 for receiving current I2. It can be replaced by a current mirror circuit (not shown) having an output coupled to it. In this way, each phase circuit includes one transconductance amplifier and a current mirror for each additional phase circuit in a multiphase configuration for mirroring current at different ripple nodes.

요약해서, 합성 리플 레귤레이터 실시예에 있어서, 매 위상 회로의 각 리플 전압 노드 및 기준 전압 사이에 결합된 리플 레지스터는 반드시 시뮬레이팅하도록 튜닝된 트랜스컨덕턴스 증폭기로 대체되거나 또는 동일한 전류와 일치하거나 그렇지 않으면 리플 레지스터를 통해 발생된다. 그때 이 전류는 다른 위상 회로마다 리플 노드에 미러링되고 인가된다. 전류 미러링은 부가 중복 트랜스컨덕턴스 증폭기 또는 전류 거울 회로 또는 그와 유사한 것을 사용하여 실행된다. 이러한 방법으로, 각 위상 회로는 그 리플 노드에 결합된 동일한 전류 분배 회로를 가진다. In summary, in a synthetic ripple regulator embodiment, the ripple resistor coupled between each ripple voltage node and reference voltage of every phase circuit must be replaced by a transconductance amplifier tuned to simulate or match the same current or otherwise ripple. It is generated through a register. This current is then mirrored and applied to the ripple node for every other phase circuit. Current mirroring is performed using an additional redundant transconductance amplifier or current mirror circuit or the like. In this way, each phase circuit has the same current distribution circuit coupled to its ripple node.

도 7은 위상들의 임의 번호 "N" 사이의 위상 전류 분배를 갖는 또 다른 실시예를 따르는 다상 스위칭 레귤레이터(700)의 간략화된 개략적인 블록 다이어그램이고, 다시 말해 N이 1보다 큰 임의 양의 정수인 경우에 그러하다. 다상 스위칭 레귤레이터(700)는 VOUT, VREF 및 VDAC 전압을 수신하고, 그리고 앞서 설명된 바와 유사한 방법으로 VCOMP 전압을 제공하는 공통 에러 증폭기 모듈(501)을 포함할 수 있다. VCOMP는 두 개의 위상들에 대한 트리거 전압 지점으로 사용될 수 있다. 그러나 N>2인 경우에, 다른 트리거 전압 VTRIG은 앞서 설명한 바와 유사한 방법으로 VCOMP과 위상 제어 네트워크(510)에 의한 N에 기반하여 결정된다. VTRIG는 제 1 위상 네트워크(702), 제 2 위상 네트워크(704), 그리고 계속해서 최종 또는 제 N 위상 네트워크(706)까지로 도시된 N 위상 네트워크들의 각각에 분배된다. 위상 네트워크(702-706)는 출력 전압 VOUT를 발생하는 공통 출력 노드(708)에 결합된다. 출력 커패시터 C는 앞서 설명된 바와 유사한 방법으로 VOUT를 필터링하기 위한 노드(708) 및 그라운드에 결합된다. 위상 네트워크(702-706)는 다상 스위칭 레귤레이터(200)와 유사한 방법으로 작동하기 위해 구성될 수 있고, 그리고 더 설명되지 않는다. 일 실시예에서, 개별적으로, 출력 인덕터 L1, L2,...,LN을 통한 위상 전류 IL1, IL2,...,ILN은 개별적으로, 상응하는 전류 센스 전압들 VIL1, VIL2,...,VILN을 제공하는, 도시된 바와 같은, 전류 센서(701, 702,...,705)를 사용하여 측정된다. 따라서, VIL1은 위상 전류 IL1에 비례하는 전압 값이고, VIL2는 위상 전류 IL2에 비례하는 전압값이고, 그리고 계속해서 위상 전류 ILN에 비례하는 전압값인, VILN까지 그러하다. 전류 센서(701, 702,...,705)는 시리즈로 결합된 레지스터들 또는 그와 유사한 것, 또는 출력 인덕터에 결합된 필터 회로, 또는 위상 네트워크 전류를 측정하기 위한 임의의 다른 적합한 방법과 같이, 기술분야의 당업자들에 의해 이해되는 바와 같은 임의의 적합한 방법으로 실행될 수 있다.7 is a simplified schematic block diagram of a polyphase switching regulator 700 according to another embodiment with phase current distribution between any number "N" of phases, that is, where N is any positive integer greater than one. Yes it is. The polyphase switching regulator 700 may include a common error amplifier module 501 that receives the VOUT, VREF and VDAC voltages, and provides the VCOMP voltage in a manner similar to that described above. VCOMP can be used as the trigger voltage point for two phases. However, if N> 2, the other trigger voltage VTRIG is determined based on N by VCOMP and phase control network 510 in a similar manner as described above. The VTRIG is distributed to each of the N phase networks shown as the first phase network 702, the second phase network 704, and subsequently up to the last or Nth phase network 706. Phase networks 702-706 are coupled to common output node 708, which generates output voltage VOUT. Output capacitor C is coupled to node 708 and ground for filtering VOUT in a similar manner as described above. The phase networks 702-706 may be configured to operate in a similar manner as the polyphase switching regulator 200 and will not be described further. In one embodiment, separately, the phase currents IL1, IL2, ..., ILN through the output inductors L1, L2, ..., LN are individually corresponding to the corresponding current sense voltages VIL1, VIL2, ..., Measurements are made using current sensors 701, 702,... 705, as shown, which provide the VILN. Thus, VIL1 is a voltage value proportional to the phase current IL1, VIL2 is a voltage value proportional to the phase current IL2, and so on to VILN, which is a voltage value proportional to the phase current ILN. Current sensors 701, 702,... 705 may be combined with series coupled resistors or the like, or filter circuits coupled to an output inductor, or any other suitable method for measuring phase network current. May be implemented in any suitable manner as understood by those skilled in the art.

다상 스위칭 레귤레이터(700)는 N 위상 네트워크들 가운데 전류를 분배하기 위한 위상 전류 분배 네트워크(707)를 포함한다. 위상 전류 분배 네트워크(707)는 제 1 위상 네트워크(702)에 대한 위상 1 전류값 모듈(709), 제 2 위상 네트워크(704)에 대한 위상 2 전류값 모듈(711), 및 제 N 위상 네트워크(706)에 대한 위상 N 전류값 모듈(713)까지를 포함하는, 각 위상 네트워크에 대한 위상 전류값 모듈을 포함한다. 위상 전류값 모듈들(709, 711,...,713)의 각각은 발생하거나 또는 그렇지 않으면 위상 전류를 결정하는 소정 방법에 따라서 각각의 위상 네트워크에 대한 상응하는 위상 전류값을 전달한다. 일 실시예에서, 위상 전류값 모듈(709, 711,...,713)은 "실제" 전류값 VIL1-VILN을 전류 센서들에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 수신하고 전달하기 위한, 개별적으로, 전류 센서들(701, 702,..., 705)에 결합된다. 대안적인 실시예에서, 위상 전류값 모듈(709, 711,...,713)은 다상 스위칭 레귤레이터(200)에 대해 앞서 설명된 유사한 방법으로 합성 전류 파형을 발생하고 제공하는 바와 같이, 상응하는 합성 전류값들을 발생한다. 임의 경우에서, 위상 전류값 모듈들(709, 711,...,713)로부터의 다상 전류값들은 VSUM으로 도시된, 위상 전류 합계 값을 제공하기 위해 위상 전류값들을 함께 더하는, 콤바이너(715)(예, 가산기)의 각각의 입력에 제공된다. 콤바이너(715)로부터의 VSUM 출력은 위상들의 수, 또는 N으로 VSUM을 나누고, 그리고 저역 통과 필터(LPF) 또는 그와 유사한 것과 같은, 필터(719)에 상응하는 평균 위상 전류값을 제공하는, 디바이더 모듈(717)의 입력에 제공된다. 필터(719)는 개별적으로, 위상 네트워크들(702, 704,..., 706)에 대한 콤바이너들(721, 723,...,725)의 시리즈의 각각의 반전 입력에 평균 위상 전류값 VAVG를 제공한다. 위상 전류값 모듈들(709, 711,...,713)로부터의 각 위상 전류값은 개별적으로, VR1-VRN 값들을 출력하는, 콤바이너들(721, 723,...,725) 중 상응하는 하나의 비반전 입력에 제공된다. VR1-VRN 값들은 앞서 설명된 유사한 방법으로 위상 네트워크들의 각각에 대한 상응하는 비교기들의 비반전 입력들에 제공된다.The polyphase switching regulator 700 includes a phase current distribution network 707 for distributing current among N phase networks. The phase current distribution network 707 includes a phase 1 current value module 709 for the first phase network 702, a phase 2 current value module 711 for the second phase network 704, and an Nth phase network ( A phase current value module for each phase network, including up to phase N current value module 713 for 706. Each of the phase current value modules 709, 711,... 713 carries a corresponding phase current value for each phase network according to some method of generating or otherwise determining the phase current. In one embodiment, the phase current value modules 709, 711, ..., 713 are individually configured to receive and deliver "real" current values VIL1-VILN, directly or indirectly, by current sensors. Sensors 701, 702,..., 705. In an alternative embodiment, the phase current value modules 709, 711, ..., 713 generate and provide a corresponding current waveform in a similar manner as described above for the polyphase switching regulator 200, corresponding synthesis. Generate current values. In any case, the polyphase current values from the phase current value modules 709, 711,... 713 add together the phase current values together to provide the phase current sum value, shown as VSUM. 715 (eg, adder). The VSUM output from the combiner 715 divides the VSUM by the number of phases, or N, and provides a mean phase current value corresponding to the filter 719, such as a low pass filter (LPF) or the like. To the input of the divider module 717. Filter 719 individually has an average phase current at each inverting input of the series of combiners 721, 723, ..., 725 for phase networks 702, 704, ..., 706. Provide the value VAVG. Each phase current value from the phase current value modules 709, 711,..., 713 is individually one of the combiners 721, 723,..., 725 that outputs VR1-VRN values. To a corresponding one non-inverting input. VR1-VRN values are provided to the non-inverting inputs of corresponding comparators for each of the phase networks in a similar manner as described above.

본 발명이 그것의 소정의 바람직한 버전들에 대한 참조와 함께 상당히 상세하게 설명되었음에도, 다른 버전들과 변형들이 가능하고 그것들은 심사숙고된다. 일 예에서, 소정 실시예들은 이력 전류 모드 레귤레이터들에 대해 설명되었음에도, 본 발명은 레귤레이터를 제어하는 임의 유형의 전류 모드에 적용된다. 기술 분야의 당업자들은 다음의 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 정신과 범위를 벗어남 없이 그들이 본 발명에 대한 동일한 목적을 제공하기 위한 다른 구조들을 설계하거나 또는 수정하는 것을 기반으로 드러난 개념과 특정 실시예들을 쉽게 사용할 수 있다는 점을 인정해야만 한다.Although the invention has been described in considerable detail with reference to certain preferred versions thereof, other versions and variations are possible and they are contemplated. In one example, although certain embodiments have been described with respect to hysteresis current mode regulators, the present invention applies to any type of current mode that controls the regulator. Those skilled in the art will recognize the concepts and specific implementations based on designing or modifying other structures to serve the same purpose of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. It must be acknowledged that the examples are easy to use.

119, 121: 에지 검출
501: 에러 증폭기
503, 513, 523: 전류 분배
505, 515, 525: 윈도우 비교기
507, 517, 527: 위상 비교기
509, 519, 529: 드라이버
510: 위상 제어
709: 위상 1 전류값
711: 위상 2 전류값
713: 위상 N 전류값
719: 필터
119, 121: edge detection
501 error amplifier
503, 513, 523: current distribution
505, 515, 525: window comparators
507, 517, 527: phase comparators
509, 519, 529: driver
510: phase control
709: phase 1 current value
711: phase 2 current value
713: phase N current value
719: filter

Claims (16)

복수의 전류 제어 값들과 최소한 하나의 트리거 값에 기반하여 복수의 펄스 제어 신호를 발생하며, 각각, 입력 전압을 출력 전압으로 변환하기 위한 복수의 펄스 제어 신호들 중 상응하는 하나에 의해 제어되는 복수의 스위칭 위상 네트워크들의 각각의 인덕턴스를 통해 복수의 위상 전류들 중 상응하는 하나를 발생하기 위한 복수의 스위칭 네트워크들을 포함하는 위상 전류 분배 네트워크로서:
복수의 위상 전류 중 상응하는 하나에 기반하여 복수의 위상 전류값들 중 상응하는 하나를 제공하도록 각각 형성된 복수의 변환 네트워크들; 및
복수의 위상 전류값들에 기반하여 평균 위상 전류값을 발생하고, 그리고 상기 복수의 스위칭 네트워크들을 제어하기 위해 사용된 복수의 전류 제어 값들을 제공하기 위한 복수의 위상 전류값들 각각에서 평균 위상 전류값을 감하는 위상 전류 결합 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 모드 다상 스위칭 레귤레이터용 위상 전류 분배 네트워크.
Generate a plurality of pulse control signals based on the plurality of current control values and at least one trigger value, each of which is controlled by a corresponding one of the plurality of pulse control signals for converting an input voltage to an output voltage; A phase current distribution network comprising a plurality of switching networks for generating a corresponding one of a plurality of phase currents through each inductance of the switching phase networks:
A plurality of conversion networks each formed to provide a corresponding one of the plurality of phase current values based on the corresponding one of the plurality of phase currents; And
Generate an average phase current value based on the plurality of phase current values and at each of the plurality of phase current values to provide a plurality of current control values used to control the plurality of switching networks. A phase current distribution network for a current mode polyphase switching regulator, comprising: a phase current coupling network subtracting the voltage.
제 1항에 있어서,
상기 복수의 변환 네트워크들 각각은 복수의 비례 값들 중 상응하는 하나에 의해 복수의 리플 노드들 중 상응하는 하나에 대해 리플 전압을 수정하는 합성 리플 네트워크를 포함하고, 복수의 비례 값들의 각각은 복수의 스위칭 위상 네트워크들 중 상응하는 하나의 인덕턴스를 통해 위상 전류에 비례하는 것을 특징으로 하는 위상 전류 분배 네트워크.
The method of claim 1,
Each of the plurality of conversion networks comprises a synthetic ripple network that modifies the ripple voltage for a corresponding one of the plurality of ripple nodes by a corresponding one of the plurality of proportional values, each of the plurality of proportional values And is proportional to the phase current through an inductance of a corresponding one of the switching phase networks.
제 2항에 있어서,
상기 합성 리플 네트워크는:
기준 노드와 복수의 리플 노드들 중 상응하는 하나 사이에 결합된 리플 커패시터;
상응하는 리플 노드로부터의 출력 전압에 비례하여 전류를 싱크하는 전류 싱크; 및
복수의 펄스 제어 신호들 중 상응하는 하나가 활성일 때 상응하는 리플 노드에 대한 입력 전압에 비례하여 전류를 공급하는 전류 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 전류 분배 네트워크.
The method of claim 2,
The synthetic ripple network is:
A ripple capacitor coupled between the reference node and a corresponding one of the plurality of ripple nodes;
A current sink for sinking current in proportion to the output voltage from the corresponding ripple node; And
And a current source for supplying a current proportional to an input voltage to a corresponding ripple node when a corresponding one of the plurality of pulse control signals is active.
제 2항에 있어서,
상기 위상 전류 결합 네트워크는, 복수의 트랜스컨덕턴스 네트워크들을 포함하고, 상기 복수의 트랜스컨덕턴스 네트워크들의 각각은 복수의 트랜스컨덕턴스 증폭기들을 포함하며, 상기 복수의 트랜스컨덕턴스 증폭기들은 복수의 리플 노드들 중 상응하는 하나에 복수의 비례 위상 전류들 중 하나를 제공하며, 복수의 비례 위상 전류들의 각각은 기준 전압 및 복수의 리플 노드들 중 상응하는 하나의 리플 전압 사이의 차이에 비례하는 것을 특징으로 하는 위상 전류 분배 네트워크.
The method of claim 2,
The phase current combining network comprises a plurality of transconductance networks, each of the plurality of transconductance networks comprising a plurality of transconductance amplifiers, the plurality of transconductance amplifiers corresponding to one of a plurality of ripple nodes. Provide one of the plurality of proportional phase currents, each of the plurality of proportional phase currents proportional to a difference between a reference voltage and a corresponding one of the plurality of ripple nodes; .
제 4항에 있어서,
상기 복수의 트랜스컨덕턴스 증폭기들이 집합적으로 상기 평균 위상 전류값을 발생하도록 상기 복수의 트랜스컨덕턴스 증폭기들의 각각은 상기 복수의 스위칭 위상 네트워크들의 수에 기반한 이득을 가지는 것을 특징으로 하는 위상 전류 분배 네트워크.
The method of claim 4, wherein
Wherein each of the plurality of transconductance amplifiers has a gain based on the number of the plurality of switching phase networks such that the plurality of transconductance amplifiers collectively generate the average phase current value.
제 1항에 있어서,
상기 복수의 변환 네트워크들은 복수의 스위칭 위상 네트워크들 중 상응하는 하나의 인덕턴스에 각각 결합하는 복수의 전류 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 전류 분배 네트워크.
The method of claim 1,
And wherein the plurality of conversion networks comprise a plurality of current sensors each coupled to a corresponding one inductance of the plurality of switching phase networks.
제 1항에 있어서,
상기 위상 전류 결합 네트워크는:
위상 전류 합계 값을 제공하기 위해 상기 복수의 위상 전류값들을 함께 더하기 위한 제 1 가산기;
상기 평균 위상 전류값을 결정하기 위해 다상 스위칭 레귤레이터의 위상들의 수로 상기 위상 전류 합계 값을 나누는 N 모듈에 의한 디바이더; 및
상기 복수의 위상 전류값들 중 상응하는 하나에서 상기 평균 위상 전류값을 빼기 위한 복수의 제 2 가산기 각각을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 전류 분배 네트워크.
The method of claim 1,
The phase current coupling network is:
A first adder for adding the plurality of phase current values together to provide a phase current sum value;
A divider by an N module dividing the sum of the phase currents by the number of phases of a polyphase switching regulator to determine the average phase current value; And
And each of the plurality of second adders for subtracting the average phase current value from a corresponding one of the plurality of phase current values.
제 7항에 있어서,
상기 위상 전류 결합 네트워크는 상기 평균 위상 전류값을 필터링하는 저역 통과 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 전류 분배 네트워크.
8. The method of claim 7,
The phase current combining network further comprises a low pass filter for filtering the average phase current value.
입력 전압을 출력 전압으로 변환하기 위한 복수의 위상 네트워크들로서, 복수의 펄스 제어 신호들 중 상응하는 하나에 의해 제어되는 인덕터를 통해 복수의 위상 전류들 중 상응하는 하나를 발생하도록 작동하는 스위칭 네트워크, 및 최소한 하나의 트리거 값 및 복수의 분배된 위상 전류값들 중 상응하는 하나에 기반하여 복수의 펄스 제어 신호들 중 상응하는 하나를 제공하는 제어 네트워크를 포함하는 복수의 위상 네트워크들;
상기 출력 전압의 에러에 기반하여 에러 값을 제공하는 에러 네트워크;
상기 에러 값에 기반하여 최소한 하나의 트리거 값을 제공하는 제어 네트워크; 및
상기 복수의 위상 전류들 중 상응하는 하나에 기반하여 복수의 위상 전류값들 중 상응하는 하나를 제공하도록 각각 구성되는 복수의 변환 네트워크들, 및 복수의 위상 전류값들을 기반으로 하여 평균 위상 전류값을 발생하고, 그리고 상기 복수의 분배된 위상 전류값들을 결정하기 위해 상기 복수의 위상 전류값들의 각각에서 상기 평균 위상 전류값을 빼는 위상 전류 결합 네트워크를 구비하는 위상전류 분배 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 모드 다상 스위칭 레귤레이터.
A plurality of phase networks for converting an input voltage to an output voltage, the switching network operative to generate a corresponding one of the plurality of phase currents through an inductor controlled by a corresponding one of the plurality of pulse control signals, and A plurality of phase networks including a control network providing a corresponding one of the plurality of pulse control signals based on at least one trigger value and a corresponding one of the plurality of distributed phase current values;
An error network providing an error value based on an error in the output voltage;
A control network providing at least one trigger value based on the error value; And
A plurality of conversion networks each configured to provide a corresponding one of the plurality of phase current values based on the corresponding one of the plurality of phase currents, and an average phase current value based on the plurality of phase current values. And a phase current distribution network having a phase current combining network that generates and subtracts the average phase current value from each of the plurality of phase current values to determine the plurality of distributed phase current values. Current mode polyphase switching regulator.
제 9항에 있어서,
상기 복수의 변환 네트워크들의 각각은 복수의 비례 값들 중 상응하는 하나에 의해 복수의 리플 노드들 중 상응하는 하나에서 리플 전압을 조정하는 합성 리플 네트워크를 포함하고, 상기 복수의 비례 값들은 상기 복수의 위상 네트워크들 중 상응하는 하나의 인덕터를 통한 위상 전류에 비례하는 것을 특징으로 하는 전류 모드 다상 스위칭 레귤레이터.
The method of claim 9,
Each of the plurality of conversion networks comprises a synthetic ripple network for adjusting a ripple voltage at a corresponding one of a plurality of ripple nodes by a corresponding one of a plurality of proportional values, wherein the plurality of proportional values comprise the plurality of phases A current mode polyphase switching regulator, characterized in that it is proportional to the phase current through a corresponding one inductor in the networks.
제 10항에 있어서,
상기 합성 리플 네트워크는:
기준 노드 및 상기 복수의 리플 노드들 중 상응하는 하나 사이에 결합된 리플 커패시터;
상응하는 리플 노드로부터의 출력 전압에 비례하여 전류를 싱크하는 전류 싱크; 및
상기 복수의 펄스 제어 신호들 중 상응하는 하나가 활성일 때 상응하는 리플 노드에 대해 입력 전압에 비례하여 전류를 공급하는 전류 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 모드 다상 스위칭 레귤레이터.
The method of claim 10,
The synthetic ripple network is:
A ripple capacitor coupled between a reference node and a corresponding one of the plurality of ripple nodes;
A current sink for sinking current in proportion to the output voltage from the corresponding ripple node; And
And a current source for supplying a current in proportion to an input voltage to a corresponding ripple node when a corresponding one of the plurality of pulse control signals is active.
제 10항에 있어서,
상기 위상 전류 결합 네트워크는 복수의 트랜스컨덕턴스 네트워크들을 포함하고, 상기 복수의 트랜스컨덕턴스 네트워크들의 각각은 복수의 트랜스컨덕턴스 증폭기들를 포함하며, 상기 복수의 트랜스컨덕턴스 증폭기들의 각각은 상기 복수의 리플 노드들 중 상응하는 하나에 대해 복수의 비례 위상 전류들 중 하나를 제공하며, 상기 복수의 비례 위상 전류들의 각각은 기준 전압과 상기 복수의 리플 노드들 중 상응하는 하나의 리플 전압 사이의 차이에 비례하는 것을 특징으로 하는 전류 모두 다상 스위칭 레귤레이터.
The method of claim 10,
The phase current combining network includes a plurality of transconductance networks, each of the plurality of transconductance networks comprises a plurality of transconductance amplifiers, each of the plurality of transconductance amplifiers corresponding to one of the plurality of ripple nodes. Provide one of the plurality of proportional phase currents, wherein each of the plurality of proportional phase currents is proportional to a difference between a reference voltage and a corresponding ripple voltage of the plurality of ripple nodes. Currents are all multi-phase switching regulators.
입력 전압을 출력 전압으로 변환하기 위한 복수의 펄스 제어 신호들 중 상응하는 하나에 의해 제어되는 복수의 스위칭 위상 네트워크들의 각각의 인덕턴스를 통한 복수의 위상 전류들 중 상응하는 하나를 구동하기 위한 복수의 스위칭 네트워크들 각각을 포함하며, 복수의 전류 제어 값들 및 최소한 하나의 트리거 값에 기반하여 복수의 펄스 제어 신호들을 발생하는 전류 모드 다상 스위칭 레귤레이터의 위상들 중에 전류를 분배하는 방법으로서:
복수의 위상 전류들 중 상응하는 하나에 기반하여 복수의 위상 전류값들 각각을 제공하는 단계;
복수의 위상 전류값들에 기반하여 평균 위상 전류값을 발생하는 단계; 및
상기 복수의 스위칭 네트워크들을 제어하기 위해 사용되는 복수의 전류 제어 값들을 제공하기 위해 복수의 위상 전류값들의 각각에서 상기 평균 위상 전류값을 빼는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 모드 다상 스위칭 레귤레이터의 위상 사이의 전류 분배 방법.
A plurality of switching for driving a corresponding one of the plurality of phase currents through each inductance of the plurality of switching phase networks controlled by the corresponding one of the plurality of pulse control signals for converting the input voltage to the output voltage A method of distributing current among phases of a current mode polyphase switching regulator comprising each of the networks and generating a plurality of pulse control signals based on a plurality of current control values and at least one trigger value:
Providing each of the plurality of phase current values based on a corresponding one of the plurality of phase currents;
Generating an average phase current value based on the plurality of phase current values; And
Subtracting the average phase current value from each of the plurality of phase current values to provide a plurality of current control values used to control the plurality of switching networks. Current distribution method between.
제 13항에 있어서,
상기 복수의 위상 전류값들을 제공하는 단계는, 입력 전압, 출력 전압, 및 상기 복수의 펄스 제어 신호들을 기반으로 하는 복수의 리플 노드들 상의 복수의 리플 전압들을 발생하는 단계를 포함하고; 그리고
상기 평균 위상 전류값을 발생하는 단계 및 상기 복수의 위상 전류값들 각각에서의 상기 평균 위상 전류값을 빼는 단계는:
기준 전압 및 상기 복수의 리플 전압들 중 상응하는 하나 사이의 차이 변환단계에 기반하여 복수의 비례 전류 신호들 각각을 발생시키는 단계; 및
상기 복수의 리플 노드들 각각에 복수의 비례 전류 신호들을 더하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 모드 다상 스위칭 레귤레이터의 위상들 사이의 전류 분배 방법.
The method of claim 13,
Providing the plurality of phase current values comprises generating a plurality of ripple voltages on a plurality of ripple nodes based on an input voltage, an output voltage, and the plurality of pulse control signals; And
Generating the average phase current value and subtracting the average phase current value in each of the plurality of phase current values:
Generating each of the plurality of proportional current signals based on a difference conversion between a reference voltage and a corresponding one of the plurality of ripple voltages; And
Adding a plurality of proportional current signals to each of said plurality of ripple nodes.
제 13항에 있어서,
상기 복수의 위상 전류값들을 제공하는 단계는 각각의 위상의 각각의 인덕터를 통한 위상 전류를 측정하는 단계 및 복수의 전압들 중 상응하는 하나를 변환하는 단계를 포함하며; 그리고
상기 평균 위상 전류값을 발생하는 단계는 전압 합계를 제공하기 위해 상기 복수의 전압들을 함께 더하는 단계 및 평균 전압을 제공하기 위해 상기 위상들의 수로 상기 전압 합계를 나누는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 분배 방법.
The method of claim 13,
Providing the plurality of phase current values includes measuring a phase current through each inductor of each phase and converting a corresponding one of the plurality of voltages; And
Generating the average phase current value includes adding the plurality of voltages together to provide a voltage sum and dividing the voltage sum by the number of phases to provide an average voltage. Way.
제 15항에 있어서,
상기 평균 전압을 필터링하는 저역 통과 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 분배 방법.
16. The method of claim 15,
And a low pass filter for filtering the average voltage.
KR1020100129950A 2010-03-26 2010-12-17 Multiple phase switching regulator with phase current sharing KR101202582B1 (en)

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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8405368B2 (en) * 2010-03-26 2013-03-26 Intersil Americas Inc. Multiple phase switching regulator with phase current sharing
TWI411213B (en) * 2011-02-24 2013-10-01 Richtek Technology Corp Control circuit and method for a ripple regulator
KR102013470B1 (en) * 2011-10-26 2019-10-21 마이크로세미 코포레이션 Hysteresis control for step-down dc/dc converter
US9317047B2 (en) * 2012-08-31 2016-04-19 Stmicroelectronics S.R.L. Adaptive reactivation of phases deactivated by phase-shedding in multi-phase voltage regulators
CN104143914B (en) * 2013-05-08 2018-06-05 英特赛尔美国有限公司 Electric current during multiphase current adjusts tiltedly becomes
US9244473B2 (en) 2013-05-08 2016-01-26 Intersil Americas LLC Current ramping during multiphase current regulation
US9190907B2 (en) * 2013-08-29 2015-11-17 Intersil Americas LLC System and method of equivalent series inductance cancellation
US9712059B2 (en) * 2013-09-30 2017-07-18 Texas Instruments Incorporated Directly amplified ripple tracking control scheme for multiphase DC-DC converter
CN103677028B (en) * 2013-12-19 2015-05-27 华为技术有限公司 Digital current equalizing method and power supply module
US9621146B2 (en) 2013-12-19 2017-04-11 Huawei Technologies Co., Ltd. Digital current equalization method and power supply module
EP3799285A1 (en) 2014-08-14 2021-03-31 Apple Inc. An apparatus and method for current sharing in a multi-phase switching regulator
CN105656306B (en) * 2014-11-09 2018-11-20 联芯科技有限公司 A kind of three close-loop control system and its control method that modularization flows
CN104485816B (en) * 2014-12-15 2017-05-24 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 Interleaved switching power supply and control method thereof
US9600063B2 (en) 2015-03-18 2017-03-21 Intersil Americas LLC Enhanced peak current-mode pulse-width-modulated (PWM) switching regulators
TWI578704B (en) 2015-03-20 2017-04-11 力智電子股份有限公司 Time signal generating circuit and time signal generating method
US9793819B2 (en) * 2015-12-04 2017-10-17 Ge Energy Power Conversion Technology Ltd Methods and apparatus of controllers for power converter with parallel power channels having independent DC buses
WO2018074169A1 (en) * 2016-10-20 2018-04-26 株式会社村田製作所 Power supply system
US9929653B1 (en) * 2017-06-19 2018-03-27 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Multi-level buck converter with multiple control loops and flying capacitor regulation
US10243449B1 (en) * 2018-03-14 2019-03-26 Alpha And Omega Semiconductor (Cayman) Limited Multifunction three quarter bridge
KR102611984B1 (en) 2018-10-10 2023-12-08 삼성전자주식회사 Multi-phase switching regulator comprising interleaving circuit and swithcing regulating method using thereof
CN109586565B (en) * 2018-11-28 2021-06-15 成都芯源系统有限公司 COT controlled multiphase direct current converter, control circuit and current sharing method
CN112114611B (en) * 2019-06-21 2022-04-12 圣邦微电子(北京)股份有限公司 Circuit for improving transient response speed of voltage mode control loop
US11682974B2 (en) 2021-09-22 2023-06-20 Alpha And Omega Semiconductor International Lp Multi-phase switching regulator with variable gain phase current balancing using slope-compensated emulated phase current signals

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4920309A (en) * 1989-03-24 1990-04-24 National Semiconductor Corporation Error amplifier for use with parallel operated autonomous current or voltage regulators using transconductance type power amplifiers
JPH0923641A (en) * 1995-07-05 1997-01-21 Stanley Electric Co Ltd Drive system for switching power supply
US6278263B1 (en) * 1999-09-01 2001-08-21 Intersil Corporation Multi-phase converter with balanced currents
US6262566B1 (en) * 2000-06-15 2001-07-17 Intel Corporation DC-to-DC controller having a multi-phase synchronous buck regulator
US6674274B2 (en) * 2001-02-08 2004-01-06 Linear Technology Corporation Multiple phase switching regulators with stage shedding
US6791306B2 (en) * 2002-01-29 2004-09-14 Intersil Americas Inc. Synthetic ripple regulator
US6806689B2 (en) * 2002-03-22 2004-10-19 International Rectifier Corporation Multi-phase buck converter
US6897636B2 (en) * 2002-03-29 2005-05-24 Intersil Americas Inc. Method and circuit for scaling and balancing input and output currents in a multi-phase DC-DC converter using different input voltages
US7019502B2 (en) * 2002-09-06 2006-03-28 Intersil America's Inc. Synchronization of multiphase synthetic ripple voltage regulator
US6922044B2 (en) * 2002-09-06 2005-07-26 Intersil Americas Inc. Synchronization of multiphase synthetic ripple voltage regulator
JP3738015B2 (en) * 2003-03-31 2006-01-25 Tdk株式会社 Power supply device and control device thereof
US6850045B2 (en) * 2003-04-29 2005-02-01 Texas Instruments Incorporated Multi-phase and multi-module power system with a current share bus
US7466116B2 (en) * 2004-04-12 2008-12-16 Renesas Technology America, Inc. Current sensing circuit for a multi-phase DC-DC converter
CN101075740A (en) * 2006-05-16 2007-11-21 精拓科技股份有限公司 Multi-phase pulse-width modulator for loading current balance and its pulse delayed unit
US7339361B2 (en) * 2006-06-26 2008-03-04 Intersil Americas Inc. Multi-phase DC-DC converter using auxiliary resistor network to feed back multiple single-ended sensed currents to supervisory controller for balanced current-sharing among plural channels
US7732941B2 (en) * 2007-03-29 2010-06-08 Intersil Americas Inc. Multi-module current sharing scheme
US8330438B2 (en) * 2007-08-30 2012-12-11 International Rectifier Corporation Method and apparatus for equalizing phase currents in multiphase switching power converters
US7903433B2 (en) * 2007-12-26 2011-03-08 Texas Instruments Incorporated Current balancing for multi-phase converters
JP2009207242A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Renesas Technology Corp Power supply device
US8239597B2 (en) * 2008-07-18 2012-08-07 Intersil Americas Inc. Device-to-device communication bus for distributed power management
US8405368B2 (en) * 2010-03-26 2013-03-26 Intersil Americas Inc. Multiple phase switching regulator with phase current sharing

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